Republica Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior Vice ministerio de Políticas Académicas Instituto Universitario de Tecnología T ecnología “Dr. Federico Rivero Palacio”
Región Capital PNF de Ingeniería en Electricidad
GALVANOMETRO
Facilitador: Ing. José Muñoz
Integrantes: Ronal Zambrano C.I 15.518.989 Carlos Acosta C.I 17.974.458 José González C.I 15.912.536
Caracas 25/09/2011
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INDICE
Introducción….……………………………………………………………………….1 ) El galvanómetro…………………………………………………………………..2 1- ) Origen del galvanómetro…………………………………………… galvanómetro………………………………………………….…….3 …….…….3 2- ) Tipos de Galvanómetros………………………………………………………..4 3- ……………………………...………………………………..4 3.1-) Imán Móvil ……………………………...………………………………..4 ……………………………………………………………4 3.2-) Cuadro Móvil …………………………………………………………… …………………..…..5 4-) Par de fuerza producida en una bobina rectangular …………………..…..5 ………………………………….….7 5-) Denominaciones de los galvanómetros ………………………………….….7 …………………………………………………………..7 5.1-) Amperímetros …………………………………………………………..7
5.2-) Galvanómetros de corriente alterna: electrodinamómetros y ……………………………………………………..7 galvanómetros de resonancia ……………………………………………………..7 5.3-) Medidores de termopar ……………………………………………….8 ……………………………………………….8 ……………………………………………………………….8 5.4-) Voltímetro ……………………………………………………………….8 ………………………………….9 6-) Símbolo y aplicaciones del galvanómetro ………………………………….9 Conclusiones………………………………………………………………………..11 Bibliografía…………………………………………………………………………..12
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INTRUDUCCION
Los instrumentos de medidas en la electricidad están formados por dispositivos fundamentales de medición (Galvanómetros), conectados con una disposición adecuada al uso que se haga de ellos. El galvanómetro esta formado por un arrollamiento de un conductor muy fino, que se allá dentro del campo de imán permanente. Cuando la bobina es atravesada por la corriente, produce un campo magnético cuya polaridad es tal que provoca provoca una fuerza de repulsión
respecto a la polaridad del imán
permanente que tiene cerca. Debido a esto la bobina gira y junto a ella una bobina que describe un arco a lo largo de una escala calibrada de forma adecuada a las unidades de medidas utilizadas, (voltios, amperios, ohmios, etc.). Este instrumento que se usa para detectar y medir la corriente eléctrica. Se trata de un transductor analógico electromecánico que produce una deformación de rotación en una aguja o puntero en respuesta a la corriente eléctrica que fluye a través de su bobina. En este trabajo se encuentra los aspecto más importante referente al galvanómetro: (Concepto, Funcionamiento y Partes mecánicas, etc.), el cual nos ampliaran a un mas el conocimiento de este importante importante instrumento de medición.
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1-) El Galvanómetro. Un galvanómetro es un instrumento que se usa para detectar y medir la corriente eléctrica. Se trata de un transductor analógico electromecánico que produce una deformación de rotación en una aguja o puntero en respuesta a la corriente eléctrica que fluye a través t ravés de su bobina. Este término se ha ampliado para incluir los usos del mismo dispositivo en equipos de grabación, posicionamiento y servomecanismos.
Fig #1. Galvanómetro.
El galvanómetro consta de una aguja indicadora, unida mediante un resorte espiral, al eje de rotación de una bobina rectangular plana, que está suspendida entre los polos opuestos de un imán permanente. En el interior de la bobina se coloca un núcleo de hierro dulce, con el fin de concentrar en ella las líneas de inducción magnética.
Fig #2. Circuito eléctrico del Galvanómetro. 4
Al estar la bobina sumergida en el interior de un campo magnético uniforme, creado por el imán fijo, cuando circula corriente por ella, se produce un par de fuerzas sobre la bobina que hace que rote, arrastrando consigo a la aguja unida a su eje. La aguja se mueve e indica en una escala, la intensidad de corriente que atraviesa la bobina. El resorte espiral permite que la aguja vuelva a su posición original, una vez que se interrumpe el paso de la corriente.
2-) Origen del galvanómetro . La desviación de las agujas de una brújula magnética mediante la corriente en un alambre fue descrita por primera vez por Hans Oersted en 1820. Los primeros galvanómetros fueron descritos por Johann Schweigger en la Universidad de Halle el 16 de septiembre de ese año. El físico francés, André-Marie Ampère también contribuyó a su desarrollo. Los primeros diseños aumentaron el efecto del campo magnético debido a la corriente mediante el uso de múltiples vueltas de alambre; estos instrumentos fueron denominados "multiplicadores" debido a esta característica de diseño común. El término "galvanómetro", de uso común desde 1836, se deriva del apellido del investigador italiano, Luigi Galvani, quien descubrió que la corriente eléctrica podía hacer mover la pata de una rana. Originalmente, los galvanómetros se basaron en el campo magnético terrestre para proporcionar la fuerza para restablecer la aguja de la brújula; estos se denominaron galvanómetros "tangentes" y debían ser orientados, según el campo magnético terrestre, antes de su uso. Más tarde, los instrumentos del tipo "estático" usaron imanes en oposición, lo que los hizo independientes del campo magnético de la Tierra y podían funcionar en cualquier orientación. La forma más sensible, el galvanómetro de Thompson o de espejo, fue inventado por William Thomson (Lord Kelvin). En lugar de tener una aguja, utilizaba diminutos imanes unidos a un pequeño espejo ligero, suspendido por un hilo. Se basaba en la desviación de un haz de luz muy magnificado debido, a corrientes pequeñas. Alternativamente, la deflexión de los imanes suspendidos se podía observar directamente a través de un microscopio. 5
La capacidad de medir cuantitativamente el voltaje y la corriente en los galvanómetros permitió al físico Georg Ohm formular la Ley de Ohm, que establece que el voltaje a través de un conductor es directamente proporcional a la corriente que pasa a través de él. El primer galvanómetro de iman móvil tenía la desventaja de ser afectado por cualquier imán u objeto de hierro colocado en su cercanía, y la desviación de su aguja no era proporcionalmente lineal a la corriente. En 1882, Jacques-Arsène d'Arsonval desarrolló un dispositivo con un imán estático permanente y una bobina de alambre en movimiento, suspendida por resortes en espiral. El campo magnético concentrado y la delicada suspensión hacían de éste un instrumento sensible que podía ser montado en cualquier posición. En 1888, Edward Weston desarrolló una forma comercial de este instrumento, que se convirtió en un componente estándar en los equipos eléctricos. Este diseño es casi universalmente utilizado en medidores de veleta móvil actualmente.
3-) Tipos de galvanómetros. Según el mecanismo interno, los galvanómetros pueden ser de imán móvil o de cuadro móvil.
3.1-) Imán Móvil. En un galvanómetro de imán móvil la aguja indicadora está asociada a un imán que se encuentra situado en el interior de una bobina por la que circula la corriente que tratamos de medir y que crea un campo magnético que, dependiendo del sentido de la misma, produce una atracción o repulsión del imán proporcional a la intensidad de dicha corriente.
3.2-) Cuadro Móvil. En el galvanómetro de cuadro móvil ó
bobina móvil ,
el efecto es similar,
difiriendo únicamente en que en este caso la aguja indicadora está asociada a
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una pequeña bobina, por la que circula la corriente a medir y que se encuentra en el seno del campo magnético producido por un imán fijo. En el caso de los galvanómetros térmicos, lo que se pone de manifiesto es el alargamiento producido al calentarse, por el
Efecto Joule ,
al paso de la
corriente, un hilo muy fino arrollado a un cilindro solidario con la aguja indicadora. Lógicamente el mayor o menor alargamiento es proporcional a la intensidad de la corriente. También existen galvanómetros que a su entrada tienen un termopar y también funcionan bajo efecto joule.
4-) Par de fuerza producida en una bobina rectangular.
Fig #3. Campo magnético sobre una espira rectangular.
Podemos dividir cada espira rectangular de la bobina en cuatro partes, de forma que de acuerdo con la ley de Biot y Savart, la acción del campo magnético uniforme sobre la espira será:
Luego la fuerza neta sobre la espira es cero.
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Observa que la fuerza sobre los elementos 2 y 4 de la espira es cero, puesto que el elemento de corriente tiene la misma dirección que el campo magnético.
Fig #4. Campo magnético sobre una espira rectangular.
La fuerza sobre el elemento 1 de la espira es igual y de signo contrario a la fuerza sobre el elemento 3, por eso la fuerza neta sobre la espira es cero.
¿Habrá entonces momento neto sobre cada espira?
Para cualquier posición de la espira:
El momento neto sobre toda la bobina será:
Cómo puedes comprobar el momento total sobre la bobina es proporcional a la intensidad que atraviesa la espira.
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5-) Denominaciones de los galvanómetros. Los galvanómetros tienen denominaciones distintas según la magnitud de la corriente que pueden medir.
5.1-) Amperímetros. Para que un galvanómetro funcione como amperímetro hay que tener en cuenta que por el fino hilo de la bobina de un galvanómetro sólo puede circular una intensidad de corriente pequeña. Si hay que medir intensidades mayores, se acopla una derivación de baja resistencia, denominada shunt, a los terminales del medidor. La mayor parte de la corriente pasa por la resistencia de la derivación, pero la pequeña cantidad que fluye por el medidor sigue siendo proporcional a la intensidad total. Al utilizar esta proporcionalidad, el galvanómetro se puede emplear para medir intensidades de varios cientos de amperios. Un micro amperímetro está calibrado en millonésimas de amperio y un miliamperímetro en milésimas de amperio.
5.2-) Galvanómetros de corriente alterna: electrodinamómetros y galvanómetros de resonancia. Los galvanómetros convencionales convencionales no se pueden emplear para medir corrientes alternas porque las oscilaciones de la corriente producirían una inclinación en las dos direcciones. Una variante del galvanómetro, el electrodinamómetro, se puede utilizar para medir corrientes alternas mediante una inclinación electromagnética. Este medidor contiene una bobina fija situada en serie con una bobina móvil, que se utiliza en lugar del imán permanente del galvanómetro. Dado que la corriente de la bobina fija y la móvil se invierte en el mismo momento, la inclinación de la bobina móvil tiene lugar siempre en el mismo sentido, produciéndose una medición constante de la intensidad. El electrodinamómetro también sirve para medir corrientes continuas.
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El galvanómetro de resonancia es un galvanómetro de cuadro móvil que se utiliza para detectar y medir corrientes alternas muy débiles. Las características del aparato se eligen de manera que el cuadro móvil tenga un periodo de oscilación igual al de la corriente estudiada para que el galvanómetro entre en resonancia con la corriente.
5.3-) Medidores de termopar. Para medir corrientes alternas de alta frecuencia se utilizan medidores que dependen del efecto calorífico de la corriente. En los medidores de termopar se hace pasar la corriente por un hilo fino que calienta la unión del termopar. La electricidad generada por el termopar se mide con un galvanómetro convencional. En los medidores de hilo incandescente la corriente pasa por un hilo fino que se calienta y se estira. El hilo está unido a un puntero móvil que se desplaza por una escala calibrada calibr ada en amperios.
5.4-) Voltímetro. El voltio se define como la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente con una intensidad de un amperio utiliza un vatio de potencia. También se puede definir con V=J/C; de esta manera podemos pensar cuántos electrones son necesarios para generar 1 voltio. El voltio también puede ser definido como la diferencia de potencial existente entre dos puntos tales que hay que realizar un trabajo de 1 julio para trasladar del uno al otro la carga de 1 culombio: Estos voltímetros, en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en voltios. Existen modelos para corriente continua y para corriente alterna.
6-) Símbolo y aplicaciones del galvanómetro. Los galvanómetros son aparatos que sirven para medir intensidades de corriente. Para realizar esta medida se basan en las propiedades magnéticas de la corriente o en sus efectos caloríficos.
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Se representa con el símbolo:
Fig #5. Símbolo del galvanómetro. Los galvanómetros se conectan en serie con la rama cuya intensidad queremos medir, como se muestra en la l a figura:
Fig #6. Galvanómetro dentro de un circuito. En un circuito eléctrico deseamos conocer la intensidad que circula sin que influya el galvanómetro. Para ello, es preciso que tenga una resistencia muy pequeña; de forma que su presencia, pr esencia, apenas afecte al circuito. Los galvanómetros son aparatos muy precisos, por lo que deben de circular intensidades muy pequeñas. Cuando se miden intensidades mayores, se usa el amperímetro, que consta de un galvanómetro y una resistencia de derivación. Se representa con el símbolo:
Fig #7. Equivalencia de galvanómetro y amperímetro. Si el galvanómetro tiene una resistencia interna rG y la resistencia de derivación es Rs, la resistencia del amperímetro es:
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La intensidad que queremos medir I, se obtiene:
Por lo que, se puede cambiar de escala en el amperimetro sin mas que cambiar el valor de la resistencia de derivación.
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CONCLUSION
Las mediciones generalmente involucran la utilización de un instrumento como un medio físico para determinar una cantidad o variable. El medidor sirve como una extensión de las facultades humanas y en muchos casos habilita a una persona para determinar el valor de una cantidad desconocida, que con las facultades
humanas innatas no podría medir. medir. Un instrumento entones, se se
puede definir un dispositivo para determinar el valor o magnitud de una cantidad o variable. La medición de corrientes en un circuito eléctrico y electrónico se efectúa ordinariamente empleando un mecanismo móvil. Este principio esta basado en el principio de galvanómetro que invento el físico francés D`arsoval modificado luego por westone. Su principio de funcionamiento se basa en el hecho de que al circular una corriente por una espira se produce un campo magnético que al interactuar con otro fijo produce un movimiento en la bobina. La R interna (Rm) y la corriente maxima (Im), son las características más importantes del mecanismo, conociendo estas dos magnitudes se puede diseñar un medido de varias funciones para la medida de tensión, t ensión, corriente y resistencia. Para medir la intensidad de una corriente eléctrica se conecta en paralelo con el galvanómetro una resistencia de bajo valor llamada "shunt" y de esta manera el instrumento puede medir intensidades elevadas con muy poca caída de tensión, ya que el amperímetro se conecta en serie con el circuito. para la medida de la tensión eléctrica se dispone una resistencia de alto valor, llamada "multiplicadora", en serie con el galvanómetro. Así el instrumento presenta una impedancia de entrada alta y la carga sobre el circuito al que se conecta es mínima.
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BIBLIOGRAFIA
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Galvanómetro. (En línea). < http://es.wikipedia.org/wiki/Galvan%C3%B3metro >. Que es y como funciona un galvanómetro. (En Línea) < http://gluones.wordpress.com/2009/03/29/que-es-y-como-funciona-ungalvanometro/ >. galvanometro/ >. Instrumentación básica de medición. (En línea). .
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