En la entrada anterior vimos como transformar un simple galvanómetro en un amperímetro de rangos múltiples. Ahora vamos a ver como obtenemos un voltímetro , y como se calculan las resistencias para usarlo a varios fondos de escala.
Partimos de nuestro viejo conocido Galvanómetro:
Para transformarlo en un voltímetro DC capaz de medir voltajes dentro
de un rango específico, vamos a utilizar un divisor de voltaje, como
el mostrado en la Figura:
En dicho circuito, a corriente que circula por ambas
resistencias es la misma, por lo tanto se cumple:
V = i R1 + i R2
V = (R1 + R2) i
Pero
El galvanómetro tiene una resistencia interna Ri y una
corriente máxima Im, debido a esto el voltaje máximo entre los extremos del mismo
es
Vmax = Ri Im.
Si queremos diseñar un voltímetro capaz de detectar entre
sus terminales voltajes hasta de E voltios (donde E>Vmax) debemos conectar
en serie con el galvanómetro una resistencia R1, como se indica en la Figura
El valor de R1 debe ser tal que:
Con
esta configuración tenemos un instrumento que marca máxima escala cuando el
voltaje entre sus terminales es E.
Voltímetro de varias escalas.
Para
cada una de las escalas que deseamos diseñar, debemos calcular la resistencia
que debemos conectar en serie con el galvanómetro. Una vez realizado este
cálculo, podemos implementar el voltímetro de varias escalas utilizando una de
las configuraciones presentadas en las Figuras:
Para
este instrumento está definido otro parámetro denominado característica ohmios/voltio y que algunos fabricantes llaman también
sensibilidad.
Ya vimos que para diseñar un voltímetro debemos ir agregando resistencias a la Ri del galvanómetro, dependiendo del valor de fondo se escala deseado.
La tabla resume el procedimiento de diseño.
Como
podemos observar en la tabla anterior, la relación (resistencia interna total)/(voltaje
máximo de la escala) es una constante que depende del galvanómetro que estamos
utilizando, ya que es igual al inverso de la corriente máxima de dicho
instrumento. Esta relación se conoce con el nombre de característica
ohmios/voltio ya que éstas son las unidades en que viene expresada.
¿Cuál
es la utilidad de dicha característica?.
Observando
la primera, tercera y cuarta columnas de la tabla anterior podemos deducir que
si conocemos dicha característica del voltímetro y la escala que vamos a utilizar
para realizar una medición determinada, podemos calcular la resistencia interna
que presenta el voltímetro en dicha escala. Por ejemplo, en el circuito de la
Figura queremos medir el voltaje Vab con un voltímetro que tiene una característica
Ω/V de l0KΩ/V, y cuyas escalas son lV,
5V, l0V y 50V.
El
voltaje que deseamos medir es de 8V por lo que la escala más apropiada es la de
10V.
En dicha escala el voltímetro presenta una resistencia
interna de: 10Vx10KΩ=100KΩ, que comparada con 8KΩ es
mucho mayor, por lo que la conexión del voltímetro no afectará mucho las
variables del circuito en el que deseamos realizar la medición. Podríamos
utilizar también la escala de 50V, cuya resistencia interna es de 500KΩ por lo que en esta escala la conexión del voltímetro afecta
aún menos el circuito bajo medición, pero en este caso la precisión de la
medida sería mucho menor.
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