electrómetro (mide la carga)
amperímetro (mide la corriente eléctrica)
galvanómetro (mide la corriente)
óhmetro (mide la resistencia)
voltímetro (mide la tensión)
wattmetro (mide la potencia eléctrica)
multímetro (mide todos los anteriores valores)
puente de WheatstoneosciloscopioSe denomina electrómetro a un
electroscopio dotado de una escala. Los electrómetros, al igual que los electroscopios, han caído en desuso debido al desarrollo de instrumentos electrónicos de precisión.
Uno de los modelos de electrómetro consiste en una caja metálica en la cual se introduce, debidamente aislada por un tapón aislante, una varilla que soporta una lámina de oro muy fina o una aguja de aluminio, apoyada en este caso de tal manera que pueda girar libremente sobre una escala graduada.
Al establecer una diferencia de potencial entre la caja y la varilla con la lámina de oro (o la aguja de aluminio), esta es atraída por la pared del recipiente. La intensidad de la desviación puede servir para medir la diferencia de potencial entre ambas.
El electroscopio sencillo consiste en una varilla metálica vertical que tiene una esfera en la parte superior y en el extremo opuesto dos láminas de
aluminio muy delgadas. La varilla está sostenida en la parte superior de una caja de
vidrio transparente con un armazón de
cobre en contacto con tierra. Al acercar un objeto electrizado a la esfera, la varilla se electrifica y las laminillas cargadas con igual signo que el objeto se repelen, siendo su divergencia una medida de la cantidad de carga que han recibido. La fuerza de repulsión electrostática se equilibra con el peso de las hojas. Si se aleja el objeto de la esfera y las láminas, al perder la
polarización, vuelven a su posición normal.
Cuando un electroscopio se carga con un signo conocido, puede determinarse el tipo de carga eléctrica de un objeto aproximándolo a la esfera. Si las laminillas se separan significa que el objeto está cargado con el mismo tipo de carga que el electroscopio. De lo contrario, si se juntan, el objeto y el electroscopio tienen signos opuestos.
Esquema del funcionamiento del
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 ohmnio, 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
Clasificación de los Amperimetros [
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Los sistemas de medida más importantes son los siguientes: magnetoeléctrico, electromagnético y electrodinámico, cada una de ellas con su respectivo tipo de amperimetro.
Magnetoeléctrico [
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Para medir la corriente que circula por un circuito tenemos que conectar el amperímetro en serie con la fuente de alimentación y con el receptor de corriente. Así, toda la corriente que circula entre esos dos puntos va a pasar antes por el amperímetro. Estos aparatos tienen una bobina móvil que está fabricada con un hilo muy fino (aproximadamente 0,05 mm de diámetro) y cuyas espiras, por donde va a pasar la corriente que queremos medir, tienen un tamaño muy reducido. Por todo esto, podemos decir que la intensidad de corriente, que va a poder medir un amperímetro cuyo sistema de medida sea magnetoeléctrico, va a estar limitada por las características físicas de los elementos que componen dicho aparato. El valor límite de lo que podemos medir sin temor a introducir errores va a ser alrededor de los 100 miliamperios, luego la escala de medida que vamos a usar no puede ser de amperios sino que debe tratarse de miliamperios. Para aumentar la escala de valores que se puede medir podemos colocar resistencias en derivación, pudiendo llegar a medir amperios (aproximadamente hasta 300 amperios). Las resistencias en derivación pueden venir conectadas directamente en el interior del aparato o podemos conectarlas nosotros externamente.
Electromagnético [
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Están constituidos por una bobina que tiene pocas espiras pero de gran sección. La potencia que requieren estos aparatos para producir una desviación máxima es de unos 2 vatios. Para que pueda absorberse esta potencia es necesario que sobre los extremos de la bobina haya una caída de tensión suficiente, cuyo valor va a depender del alcance que tenga el amperímetro. El rango de valores que abarca este tipo de amperímetros va desde los 0,5 A a los 300 A. Aquí no podemos usar resistencias en derivación ya que producirían un calentamiento que conllevaría errores en la medida. Se puede medir con ellos tanto la corriente continua como la alterna. Siendo solo válidas las medidas de corriente alterna para frecuencias inferiores a 500 Hz.también se puede agregar amperimetros de otras medidas eficientes.
Electrodinámico [
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Los amperímetros con sistema de medida "electrodinámico" están constituidos por dos bobinas, una fija y una móvil.
Utilización [
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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. 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.
Figura 1.- Conexión de un amperímetro en un circuito
En la Figura 1 mostramos la conexión de un amperímetro (A) en un circuito, por el que circula una corriente de intensidad (I), así como la conexión del resistor shunt (RS).
El valor de RS se calcula en función del poder multiplicador (n) que queremos obtener y de la resistencia interna del amperímetro (RA) según la fórmula siguiente:
Así, supongamos que disponemos de un amperímetro con 5 Ω de resistencia interna que puede medir un máximo de 1 A (lectura a fondo de escala). Deseamos que pueda medir hasta 10 A, lo que implica un poder multiplicador de 10. La resistencia RS del shunt deberá ser:
Galvanómetro
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búsquedaHilos de entrada de corriente a medir
Resorte de retroceso
Galvanómetro
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. Este término se ha ampliado para incluir los usos del mismo dispositivo en equipos de grabación, posicionamiento y servomecanismos.
El
Multímetro analógico utiliza un Galvanómetro
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1 Origen2 Tipos de galvanómetros2.1 Imán Móvil2.2 Cuadro Móvil3 Véase también//
Origen [
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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.
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.
Tipos de galvanómetros [
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Galvanómetro de comienzos del siglo XX
Según el mecanismo interno, los galvanómetros pueden ser de
imán móvil o de cuadro móvil.
Imán Móvil [
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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.
Cuadro Móvil [
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En el galvanómetro de cuadro móvil el efecto es similar, difiriendo únicamente en que en este caso la aguja indicadora está asociada a 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 diagrama de la derecha está representado un galvanómetro de cuadro móvil en el que, en rojo, se aprecia la bobina o cuadro móvil y en verde el resorte que hace que la aguja indicadora vuelva a la posición de reposo una vez que cesa el paso de corriente.
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.
Véase también [
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AmperímetroVoltímetroÓhmetro
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Saltar a
navegación,
búsquedaUn óhmetro, Ohmímetro, u Ohmiómetro es un instrumento para medir la
resistencia eléctrica.
El diseño de un óhmetro se compone de una pequeña
batería para aplicar un
voltaje a la resistencia bajo medida, para luego mediante un
galvanómetro medir la
corriente que circula a través de la resistencia.
La escala del galvanómetro está calibrada directamente en
ohmios, ya que en aplicación de la
ley de Ohm, al ser el voltaje de la batería fijo, la intensidad circulante a través del galvanómetro sólo va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa.
Existen también otros tipos de óhmetros más exactos y sofisticados, en los que la batería ha sido sustituida por un circuito que genera una corriente de intensidad constante I, la cual se hace circular a través de la resistencia R bajo prueba. Luego, mediante otro circuito se mide el voltaje V en los extremos de la resistencia. De acuerdo con la ley de Ohm el valor de R vendrá dado por:
Para medidas de alta precisión la disposición indicada anteriormente no es apropiada, por cuanto que la lectura del medidor es la suma de la resistencia de los cables de medida y la de la resistencia bajo prueba.Para evitar este inconveniente, un óhmetro de precisión tiene cuatro terminales, denominados contactos Kelvín. 2 terminales llevan la corriente constante desde el medidor a la resistencia, mientras que los otros dos permiten la medida del voltaje directamente entre terminales de la misma, con lo que la caída de tensión en los conductores que aplican dicha corriente constante a la resistencia bajo prueba no afecta a la exactitud de la medida.
Puente de WheatstoneVoltímetroMultímetroElectricidadVoltímetro
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Saltar a
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búsquedaDos voltímetros digitales
Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la
diferencia de potencial entre dos puntos de un
circuito eléctrico.
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1 Clasificación1.1 Voltímetros electromecánicos1.2 Voltímetros electrónicos1.3 Voltímetros vectoriales1.4 Voltímetros digitales2 Utilización3 Véase también//
Clasificación [
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Podemos clasificar los voltímetros por los principios en los que se basan su funcionamiento.
Voltímetros electromecánicos [
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Estos voltímetros, en esencia, están constituidos por un
galvanómetro cuya escala ha sido graduada en
voltios. Existen modelos para corrientes continua y para corriente alterna.
Voltímetros electrónicos [
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Añaden un amplificador para proporcionar mayor
impedancia de entrada (del orden de los 20 megaohmios) y mayor sensibilidad. Algunos modelos ofrecen medida de "verdadero valor eficaz" para corrientes alternas. Los que no miden el verdadero valor eficaz es por que 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 [
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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 [
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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) en
1954.
Utilización [
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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.
Figura 1.- Conexión de un voltímetro en un circuito
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 1 se puede observar la conexión de un voltímetro (V) entre los puntos de a y b 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.
A continuación se ofrece la fórmula de cálculo de la resistencia serie necesaria para lograr esta ampliación o multiplicación de escala:
,
donde N es el factor de multiplicación (N≠1)Ra es la Resistencia de ampliación del voltímetroRv es la Resistencia interna del voltímetro
Véase también [
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VoltámetroVatímetro
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(Redirigido desde
Wattmetro)
Saltar a
navegación,
búsquedaVatímetro.
El vatímetro es un instrumento
electrodinámico para medir la
potencia eléctrica o la tasa de suministro de
energía eléctrica de un
circuito eléctrico dado. El dispositivo consiste en un par de
bobinas fijas, llamadas «bobinas de corriente», y una bobina móvil llamada «bobina de potencial».
Las bobinas fijas se conectan en
serie con el circuito, mientras la móvil se conecta en
paralelo. Además, en los vatímetros
analógicos la bobina móvil tiene una aguja que se mueve sobre una escala para indicar la potencia medida. Una corriente que circule por las bobinas fijas genera un
campo electromagnético cuya potencia es proporcional a la corriente y está en fase con ella. La bobina móvil tiene, por regla general, una
resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella.
El resultado de esta disposición es que en un circuito de
corriente continua, la deflexión de la aguja es proporcional tanto a la
corriente como al
voltaje, conforme a la ecuación W=VA o P=EI. En un circuito de
corriente alterna la deflexión es proporcional al producto instantáneo medio del voltaje y la corriente, midiendo pues la potencia real y posiblemente (dependiendo de las características de cargo) mostrando una lectura diferente a la obtenida multiplicando simplemente las lecturas arrojadas por un
voltímetro y un
amperímetro independientes en el mismo circuito.
Los dos circuitos de un vatímetro son propensos a resultar dañados por una corriente excesiva. Tanto los amperímetros como los voltímetros son vulnerables al recalentamiento: en caso de una sobrecarga, sus agujas pueden quedar fuera de escala; pero en un vatímetro el circuito de corriente, el de potencial o ambos pueden recalentarse sin que la aguja alcance el extremo de la escala. Esto se debe a que su posición depende del
factor de potencia, el
voltaje y la
corriente. Así, un circuito con un factor de potencia bajo dará una lectura baja en el vatímetro, incluso aunque ambos de sus circuitos esté cargados al borde de su límite de seguridad. Por tanto, un vatímetro no sólo se clasifica en
vatios, sino también en
voltios y
amperios.
Vatímetro electrónico [
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Los vatímetros electrónicos se usan para medidas de potencia directas y pequeñas o para medidas de potencia a frecuencias por encima del rango de los instrumentos de tipo electrodinamómetro. Los
triodos acoplados se operan en la porción no lineal de sus curvas características al voltaje de red y la corriente de placa.
El rango de frecuencia de un vatímetro electrónico puede extenderse hasta los 20 megahercios usando tubos de
pentodos en lugar de triodos. Las condiciones de operación de un pentodo se ajustan de forma que la corriente de placa sea proporcional al producto de una función linear del voltaje de placa y a una función exponencial del voltaje de red.
Obsérvese que en la columna de la derecha se dispone de la franja llamada de tolerancia (Tol), con el color correspondiente al porcentaje, según se puede ver la tabla-columna de la derecha, como son: Marrón:1%, Rojo:2%, Oro:5% y Plata:10%. El valor representado por el color que presente esta columna, será el porcentaje de tolerancia de dicha resistencia.
