Voltimetro Se llama voltímetro llama voltímetro al al dispositivo que permite realizar la medición de medición de la diferencia de potencial o potencial o tensión que tensión que existe entre dos puntos pertenecientes pertenecientes a un circuito eléctrico. El voltímetro, por lo tanto, revela el voltaje el voltaje (la cantidad de voltios de voltios)). Los voltímetros tienen que contar con una resistencia eléctrica elevada para elevada para que, al ser conectados al circuito c ircuito para realizar la medición, no generen un consumo que lleve a medir la tensión de manera errónea. De acuerdo a su funcionamiento, es posible diferenciar entre diferentes clases de voltímetros. El voltímetro El voltímetro digital dispone digital dispone de una pantalla donde refleja la tensión con números. Estos aparatos además pueden contar con memoria memoria y y otras funciones. El voltímetro El voltímetro vectorial vectorial,, por su parte, apela a señales de microondas para indicar la tensión tensión y y su fase. El voltímetro El voltímetro electromecánico electromecánico,, por último, cuenta con un galvanómetro que presenta una escala graduada con voltios. Es importante no confundir el voltímetro con el voltámetro el voltámetro.. Mientras que el voltímetro mide la tensión (el potencial eléctrico), el voltámetro se encarga de la medición de la carga eléctrica. Los voltímetros reflejan sus resultados en voltios y los voltámetros lo hacen en coulombs. Tampoco hay que tener confusión entre el voltímetro y el amperímetro, amperímetro, que es la herramienta empleada para la medición de la intensidad de la corriente. El voltímetro, para funcionar, tiene que conectarse en paralelo: el amperímetro, en cambio, en serie, para que la la corriente pase por él. Su resistencia resistencia,, de este modo, debe ser reducida, y no alta como ocurre en el caso del voltímetro.
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Diseño del Voltímet Voltímetro ro Los voltímetros, al igual que los amperímetros y los óhmetros óhmetros,, se diseñan con el uso de detectores sensibles a la corriente, tales como los galvanómetros galvanómetros..
Un voltímetro se coloca en paralelo con el elemento de circuito para medir la caida de voltaje a través de él y se debe diseñar para consumir muy poca corriente del circuito, de manera que no cambie de forma apreciable las características del circuito que se está midiendo. Para conseguir esto, se coloca una resistencia en serie con el galvanómetro. Su valor se elige de modo que cuando tenga aplicada en la entrada del voltímetro la tensión máxima de diseño, el medidor deberá indicar el final de la escala. La corriente de final de escala de un galvanómetro es muy pequeña: del orden de miliamperios. Si un galvanómetro con
=
,
=
mA
se usa para diseñar un voltímetro con valor de voltaje final de escala V=
voltios, la resistencia serie requerida está dada por =
Diseño del Amperímetro Los amperímetros, así como los voltímteros y los óhmetros, se diseñan con el uso de un detector sensible de corriente como el galvanómetro
El amperímetro se coloca en serie con el elemento de circuito, para medir la corriente eléctrica que fluye a través de él. El medidor se debe diseñar para ofrecer muy poca resistencia a la corriente, de modo que no produzca un cambio apreciable sobre el circuito que se quiere medir. Para llevar a cabo esto, se coloca una pequeña resistencia en paralelo con el galvanómetro, con objeto de desviar hacia ella la mayor parte de la corriente. Su valor se elige de modo que cuando la corriente máxima para la que se diseña fluye a través del medidor, su aguja marcará el final de la escala. La corriente de final de la escala de un galvanómetro es muy pequeña: del orden de los miliamperios. Si se usa un galvanómetro con
,
=
=
mA
para diseñar un amperímetro cuya corriente de final de escala sea I =
amperios, la resistencia de derivación está dada por =
INSTRUMENTOS ELÉCTRICOS (VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO) Son los instrumentos de medición más importantes de la electrodinámica. Actualmente se los encuentra metidos en un único instrumento llamado multitéster (abajo te cuento un poco más acerca de él).
El amperímetro Como su nombre lo indica este instrumento mide intensidades de corriente. Su símbolo, para que puedas identificarlo en un circuito, es éste:
Su característica operativa principal es que mide la corriente que lo atraviesa, de modo que para medir una corriente cualquiera en medio de un circuito habrá que cortar los cables y colocarlo en serie con lo que venga, de modo tal que la corriente que se desea medir pueda atravesarlo. Acá tenés un ejemplo:
Lógicamente el circuito con amperímetro no es el mismo que el circuito sin aperímetro, ya que cuando el artefacto está colocado para medir, la corriente debe atravesar una resistencia más (la del propio amperímetro) de modo que la corriente medida es menor
que la corriente que se desea medir (a mayor resistencia, menor corriente). Este conflicto se soluciona fabricando amperímetros de muy baja resistencia (al menos: resistencia despreciable respecto a las resistencias presentes en el circuito) de modo que la corriente medida no difiera mucho de la que se desea medir. Esto nos define la característica principal del amperímetro ideal : su resistencia es nula. R A =
0
Por otro lado eso permite que ignoremos olímpicamente su presencia
Y, simplemente, lo retirás, unís los cables donde estaba el amperímetro y resolvés el circuito sin amperímetro. La lectura del amperímetro, que seguramente estaba aludida en el enunciado del ejercicio, no es otra cosa que la intensidad de corriente que atraviesa la resistencia que estaba en serie con el amperímetro, en nuestro ejemplo: i 2 .
El voltímetro Como su nombre lo indica este instrumento mide diferencias de potencial. Su símbolo, para que puedas identificarlo en un circuito, es éste:
Su característica operativa principal es que mide la diferencia de potencial que existe entre los dos puntos que toquen sus cables (habitualmente llamadas puntas probadoras), de modo que para medir una diferencia de potencial cualquiera basta con apoyar las puntas en los lugares de conexión de cualquier elemento eléctrico de un circuito (una resistencia, una batería, un loquesea). Acá tenés un ejemplo:
Lógicamente el circuito con voltímetro no es el mismo que el circuito sin voltímetro, ya que cuando el artefacto está colocado para medir un voltaje ahora el circuito posee una resistencia más y una corriente más que es la que pasa por el voltímetro. Este conflicto se soluciona fabricando voltímetros de muy alta resistencia de modo que la corriente que lo atraviesa sea despreciable respecto de las corrientes que circulan por el circuito. Esto nos define la característica principal del voltímetro ideal : su resistencia es infinita.
R V =
∞
Por otro lado eso permite que ignoremos olímpicamente su presencia:
Y, simplemente, lo retirás, resolvés el circuito sin voltímetros. La lectura del voltímetro, que seguramente estaba aludida en el enunciado del ejercicio, no es otra cosa que la diferencia de potencial a la que estaba sometido el elemento que estaba en paralelo con el voltímetro, en nuestro ejemplo: V 1 y V 3 . Como te decía antes, en la actualidad amperímetros y voltímetro se consiguen integrados en un único instrumento llamadomultitéster (o téster a secas, en la jerga de los electricistas). Para elegir la función tienen un selector que indica la función que se le va a dar al instrumento y el rango de medidas en el que va a funcionar. Además incorporan otras funciones, entre las que se destaca el más popular: el óhmetro, que mide valores de resistencias.
Hoy en dia La necesidad de controlar y min imizar las emisiones por parte de ingenieros
y personal de servicio técnico hace preciso un aparato de co ntrol que sea capaz de analizar mediciones de tensió n, corri ente y potencia. Este amperímetro ha sid o especialmente concebido para esta tarea. Sus cir cuito s de conmu tación interno s correspond en a la técnica actual y garantizan un preciso y rápido análisis de los factores de potencia, con lo que hacen posible la eliminación de posib les problemas. Aquí puede ver un amperímetro tri fásico con m emoria / software y en este enlace podrá encontrar una visi ón general donde se le mostr ará cualqui er amperímetro perteneciente a nuestra tienda on-line.
Definición Un amperímetro es un inst rumento qu e sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. Los amperímetros, en esencia, están consti tuido s por ungalvanómetro cuya escala ha sido graduada en amperios. El aparato descrit o corr esponde al diseño orig inal, ya que en la actualidad lo s amperímetros utilizan un conversor analógico/digitalpara la medida de la caída de tensión sobre un resistor por el que cir cula la corri ente a medir. La lectura del conv ersor es leída por un micro procesador que realiza los cálculo s para presentar en un display num érico el valor de la corriente circulante.
Utilización Para efectuar la medida de la intensidad de la co rriente cir culante el amperímetro ha de colocarse en serie, para que sea atravesado por d icha cor riente. Esto nos l leva a que el amperímetro debe poseer unaresistencia interna lo m ás pequeña posib le, a fin de que no produ zca una caída de tensión apreciable. Para ello, en el caso d e instrum entos basados en los efectos electromagnético s de la corriente eléctri ca, estarán dotados de bobinas de hilo grueso y con pocas espiras. En algunos casos, para permitir la medida de intensidades superiores a las que
podrían soport ar los devanados y órganos mecánicos del aparato sin d estruirs e, se les dota de un resistor de muy pequeño valor col ocado en paralelo con el devanado, de forma que solo pase por este una fracción d e la corriente princ ipal. A este resisto r adicional se le denomina shunt. Para que un galvanómetro funci one como amperímetro hay que tener en cuenta que por el fino hilo d e la bobin a de un galvanómetro sólo p uede circular una intensid ad de corriente pequeña. Si hay que medir intensid ades mayores, se acopla una derivación de baja resistencia, denominada shunt, a los t erminales del medidor. La mayor parte de la corri ente pasa por la resist encia de la derivación, pero la pequeña cantidad que fluye por el medidor s igue siendo pro porci onal a la intensidad to tal. Al utili zar esta propor cionalid ad, el galvanómetro se puede emplear para medir int ensidades de varios ci entos de amperios .
AMPERIMETRO Aparato que, intercalado en un hilo conductor, mide la intensidad de la corriente eléctrica que circula por él. Consta de un imán fijo entre cuyos extremos se encuentra una bobina móvil
capaz de girar alrededor de un eje. Al pasar la corriente por la bobina, se crea un campo magnético que hace moverse a la bobina. Una aguja unida a esta señala en una escala las desviaciones de la bobina, que son proporcionales a la intensidad de corriente.
Un amperímetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. Un microamperímetro está calibrado en millonésimas de amperio y un miliamperímetro en milésimas de amperio. Si hablamos en términos básicos, el amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente) con una resistencia en paralelo, llamada shunt . Disponiendo de una gama de resistencias shunt , podemos disponer de un amperímetro con varios rangos o intervalos de medición. Los amperímetros tienen una resistencia interna muy pequeña, por debajo de 1 ohmio, con la finalidad de que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito eléctrico.
El aparato descrito corresponde al diseño original, ya que en la actualidad los amperímetros utilizan un conversor analógico/digital para la medida de la caída de tensión en un resistor por el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leída por un microprocesador que realiza los cálculos para presentar en un display numérico el valor de la corriente eléctrica circulante. Para efectuar la medida es necesario que la intensidad de la corriente circule por el amperímetro, por lo que éste debe colocarse
en serie, para
que sea atravesado por dicha corriente. El
amperímetro debe poseer una resistencia interna lo más pequeña posible con la finalidad de evitar una caída de tensión apreciable (al ser muy pequeña permitira un mayor paso de electrones para su correcta medida). Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, están dotados de bobinas de hilo grueso y con pocas espiras.
En algunos casos, para permitir la medida de intensidades superiores a las que podrían soportar los delicados devanados y órganos mecánicos del aparato sin dañarse, se les dota de un resistor de muy pequeño valor colocado en paralelo con el devanado, de forma que solo pase por éste una fracción de la corriente principal. A este resistor adicional se le denomina shunt . Aunque la mayor parte de la corriente pasa por la resistencia de la derivación, la pequeña cantidad que fluye por el medidor sigue siendo proporcional a la intensidad total por lo que el galvanómetro se puede emplear para medir intensidades de varios cientos de amperios. La pinza amperimétrica es un tipo especial de amperímetro que permite obviar el inconveniente de tener que abrir el circuito en el que se quiere medir la intensidad de la corriente.
Conexión de un amperímetro (A) en un circuito, por el que circula una corriente de intensidad (I), así como la conexión del resistor shunt (R S ).
Los amperímetros pueden ser: Analógicos (una aguja se mueve sobre una escala y pasa por infinitos valores)
Digitales (muestran el valor numérico de saltos discontinuos: 1,2; 1,3; 1,4 etc.)
El amperímetro se coloca intercalado en el circuito en el que queremos medir la intensidad de corriente (circulación de electrones): es como cortar el cable en un punto e intercalar entre los dos extremos del cable el amperímetro. Esto es lo que se llama colocarlo en serie con el circuito. Al colocarlo así, toda la corriente del circuito circula por el amperímetro. El circuito tiene ahora una resistencia añadida (R A ) porque el amperímetro lo "carga" y ya no es el circuito que queríamos estudiar, sino uno modificado. Para minimizar este efecto ponemos, paralelo al "mecanismo" del amperímetro y dentro de él, un cable "grueso" (con poca resistencia) para que casi toda la cor riente pase por el cable y sólo una parte vaya al mecanismo del amperímetro. El esquema quedaría así:
El amperímetro lo forma lo que está dentro de la línea discontinua roja.
Representación equivalente al esquema de la izquierda
VOLTIMETRO
Un voltímetro es aquel aparato o dispositivo que se utiliza a fin de medir, de manera directa o indirecta, la diferencia potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. Se usa tanto por los especialistas y reparadores de artefactos eléctricos, como por aficionados en el hogar para diversos fines; la tecnología actual ha permitido poner en el mercado versiones económicas y al mismo tiempo precisas para el uso general, dispositivos presentes en cualquier casa de ventas dedicada a la electrónica.
Los voltímetros, en esencia, están constituidos de un galvanómetro sensible que se conecta en serie a una resistencia extra de mayor valor. A fin de que durante el proceso de medición no se modifique la diferencia de potencial, lo mejor es intentar que el voltímetro utilice la menor cantidad de electricidad posible. Lo anterior es posible de regular con un voltímetro electrónico, el que cuenta con un circuito electrónico con un adaptador de impedancia. Para poder realizar la medición de la diferencia potencial, ambos puntos deben encontrarse de forma paralela. En otras palabras, que estén en paralelo quiere decir que se encuentre en derivación sobre los puntos de los cuales queremos realizar la medición. Debido a lo anterior, el voltímetro debe contar con una resistencia interna lo más alta que sea posible, de modo que su consumo sea bajo, y así permitir que la medición de la tensión del voltímetro se realice sin errores. Para poder cumplir con este requerimiento, los voltímetros que basan su funcionamiento en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, poseen unas bobinas con hilo muy fino y de muchas espiras, a fin de que, aún contando con una corriente eléctrica de baja intensidad, el aparato cuente con la fuerza necesaria para mover la aguja. Ya en estos días es posible encontrar en el mercado voltímetros digitales, los que cumplen las mismas funciones que el aparato tradicional, pero contando con las nuevas tecnologías. Por ejemplo, este tipo de aparatos cuentan con características de aislamiento bastante considerables, para lo que utilizan circuitos de una gran complejidad, en lo que respecta a su comparación con el voltímetro tradicional.
Podemos clasificar los voltímetros por los principios en los que se basan su funcionamiento.
Voltímetros electromecánicos 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.
Voltímetros electrónicos Añaden un amplificador para proporcionar mayor impedancia de entrada (del orden de los 20 mega ohmios) y mayor sensibilidad. Algunos modelos ofrecen medida de "verdadero valor eficaz" para corrientes alternas. Los que no miden el verdadero valor eficaz es porque miden el valor de pico a pico, y suponiendo que se trata de una señal sinusoidal perfecta, calculan el valor eficaz por medio de la siguiente fórmula:
Voltímetros vectoriales Se utilizan con señales de microondas. Además del módulo de la tensión dan una indicación de su fase. Se usa tanto por los especialistas y reparadores de aparatos eléctricos, como por aficionados en el hogar para diversos fines; la tecnología actual ha permitido poner en el mercado versiones económicas y al mismo tiempo precisas para el uso general. Son dispositivos presentes en cualquier casa de ventas dedicada a la electrónica.
Voltímetros digitales Dan una indicación numérica de la tensión, normalmente en una pantalla tipo LCD. Suelen tener prestaciones adicionales como memoria, detección de valor de pico, verdadero valor eficaz (RMS), autorrango y otras funcionalidades. El sistema de medida emplea técnicas de conversión analógico-digital (que suele ser empleando un integrador de doble rampa) para obtener el valor numérico mostrado en una pantalla numérica LCD. El primer voltímetro digital fue inventado y producido por Andrew Kay de "Non-Linear Systems" (y posteriormente fundador de Kaypro) en1954.
Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo ; esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue el momento necesario para el desplazamiento de la aguja indicadora.
En la actualidad existen dispositivos digitales que realizan la función del voltímetro presentando unas características de aislamiento bastante elevadas empleando complejos circuitos de aislamiento.
En la Figura se puede observar la conexión de un voltímetro
entre los puntos de y de un
circuito, entre los que queremos medir su diferencia de potencial. En algunos casos, para permitir la medida de tensiones superiores a las que soportarían los devanados y órganos mecánicos del aparato o los circuitos electrónicos en el caso de los digitales, se les dota de una resistencia de elevado valor colocada en serie con el voltímetro, de forma que solo le someta a una fracción de la tensión total.
