A partir de este apunte abordaremos las técnicas fundamentales empleadas para la medición de las principales magnitudes eléctricas en corriente continua: intensidad de corriente, tensión y resistencia eléctrica. Estas mediciones son esenciales tanto para el análisis de circuitos como para la comprensión de fenómenos eléctricos en general. Como base de estas mediciones, utilizaremos al galvanómetro de D'Arsonval, un instrumento de medición clásico que permite detectar corrientes muy pequeñas, lo que lo convierte en un elemento muy importante en la configuración de instrumentos más complejos, como el voltímetro y el amperímetro.
Medición de Intensidad de corriente eléctrica
El instrumento utilizado para la medición de la intensidad de corriente eléctrica que atraviesa un circuito es el amperímetro. Si recordamos, los galvanómetros nos permiten observar a través del desplazamiento de su aguja, las variaciones en la intensidad de corriente que los atraviesa, por lo tanto, si conectamos un galvanómetro de forma tal que sea atravesado por la corriente que deseamos medir, podemos utilizarlo como un amperímetro.
Pongamos valores a cada una de las magnitudes para ver qué es lo que sucede al realizar una medición de esta forma. Por ejemplo, si tomamos que la fuente provee una tensión de 12V y la carga una resistencia de 10Ω, al calcular la intensidad de corriente encontramos que esta es de 1,2A.
Cuando intercalemos el galvanómetro dentro del circuito y lo colocamos en serie con el circuito a medir, lo que estamos haciendo es colocar un elemento que de por sí posee una cierta resistencia interna, la cual, causará efectos sobre el mismo y, por lo tanto, debe ser tenida en cuenta a la hora de calcular la intensidad de corriente que se está midiendo
Si tomamos, por ejemplo, un valor de resistencia interna de 1Ω para el galvanómetro, encontramos que el nivel de la intensidad de corriente que circula por el circuito habrá disminuido a 1,09A.
En la figura anterior podemos observar como la intensidad total que atraviesa al circuito, al llegar al amperímetro, parte circula por el galvanómetro (Ig) y parte circula por la resistencia shunt (Is). Siendo que en esta configuración en donde las resistencias internas y de derivación conectadas en paralelo constituyen lo que se conoce como divisor de corriente, las intensidades de corrientes que circulen por cada una de ellas siempre lo harán en forma proporcional según la Ley de Kirchhoff.
Cabe destacar que las resistencias shunts pueden ser utilizadas en forma indistinta en instrumentos analógicos como digitales. Esto se debe a que, en ambos casos los instrumentos necesitan derivar una cierta intensidad de corriente a través de las mismas. Por tal motivo, es lógico que cuando se indican sus parámetros se mencione la intensidad de corriente que esta sea capaz de derivar, ahora bien, ¿por qué el segundo parámetro que se indica se expresa en milivotios?
Esto se hace porque el valor de la resistencia de las mismas suele ser muy bajo, de modo que cuando circula corriente a través de ellas solo generan una pequeña caída de tensión. Esta caída de tensión se mide en milivoltios (mV), ya que el objetivo es evitar perturbar el circuito medido. El valor de la tensión en milivoltios indica la proporción de corriente que pasa por el shunt. Por ejemplo, un shunt con la especificación de 50 mV a 10A, tendrá una caída de tensión de 50 milivoltios cuando circulen por ella 10A.
Si lo vemos desde otro punto de vista, cuando un galvanómetro se utiliza obligatoriamente junto a una resistencia shunt para medir el paso de la intensidad de corriente, lo que se está haciendo con el galvanómetro es medir la caída de tensión sobre la resistencia shunt. Dicha caída de tensión será mayor cuanto mayor sea la intensidad de corriente que circule, siendo el constante por obvias razones el valor de la resistencia.
No obstante, la escala del instrumento estará graduada en Amper ya que es la magnitud que se desea medir. Cuando la deflexión de la aguja alcance el valor de corriente a plena escala indicado en el instrumento, querrá decir que se ha detectado el máximo valor de caída de tensión en la resistencia shunt que puede medirse.
Por tal motivo, en los casos donde se requiera de resistencias shunt externas, es muy importante corroborar que la misma soporte la intensidad de corriente máxima a medir y, a su vez, al alcanzar este valor la caída de tensión producida coincida con el valor de caída de tensión máximo que el instrumento pueda medir. Este valor generalmente se encuentra indicado en el panel del mismo acompañado o no del símbolo que se muestra en la siguiente figura.
