IRESISTENCIA INTERNA DE UN AMPERÍMETRO- NFORME RESISTENCIA DE UN AMPERIMETRO

• RESISTENCIA INTERNA DE UN AMPERÍMETRO

• OBJETIVOS

• Calcular la resistencia interna de un amperímetro. Obtener en primer lugar el modelo matemático, para proceder a la toma de datos  y  el análisis correspondiente.

• MARCO TEÓRICO

Un amperímetro, es un instrumento destinado a medir la intensidad de la corriente eléctrica que recorre una rama dada de un circuito. Los amperímetros usuales requieren para ello interrumpir la rama en un punto e intercalar el aparato, de modo que la corriente a medir circule por el interior del mismo (figura 1): los amperímetros se conectan en serie. Los amperímetros analógicos se suelen construir utilizando un microamperímetro como aparato base al que se conecta una resistencia en paralelo. Esta resistencia, junto a las características del aparato base, define el margen de medida del amperímetro.

Los amperímetros usuales disponen de varias escalas, que el fabricante define montando en el interior del aparato las resistencias adecuadas para cada una de ellas. Desde el punto de vista de la red eléctrica en la que se utiliza el aparato, el circuito equivalente de un amperímetro es su resistencia interna.

Un amperímetro ideal no modificaría las corrientes y potenciales de un circuito al instalarlo en el mismo. De tal forma que la corriente medida sería efectivamente la existente antes de conectar el aparato. El amperímetro ideal presentaría una resistencia interna nula.

Sin embargo, los amperímetros reales presentan una resistencia no nula, y ello supone que al conectarlo se modifican las corrientes y potenciales del circuito. Este hecho se conoce como efecto de carga del amperímetro, y justifica la importancia de conocer las características del aparato que en su momento se utiliza, y saber deducir de las mismas si su efecto de carga es o no es despreciable. Si el efecto de carga es despreciable, entonces podremos hacer uso del amperímetro como si se tratara de un aparato ideal, situación deseable desde el punto de vista práctico. Si por el contrario el efecto de carga no es despreciable, entonces todavía se puede hacer uso del amperímetro, pero teniendo en cuenta que la corriente medida es distinta de la preexistente antes de conectar el aparato, la cual puede calcularse en algunos casos a partir de la medida.

[pic 1]

• Analizando un circuito como el que se muestra en la figura 2, derivaremos el modelo matemático que nos permite determinar experimentalmente la resistencia interna de un Amperímetro.

[pic 2]

Figura 2. Circuito para calcular la resistencia interna de un amperímetro.

Rx =  Resistencia de carga  ( 5  ≤ Rx  ≤  10Ω ) ,  Potencia = 5 W.

El circuito consta de una sola malla.  La corriente sale del (+) de la fuente atraviesa el amperímetro, continúa por Rx y regresa al negativo de la fuente.

Del circuito podemos deducir que :    I =  Ia = Ix                 (1)

El voltímetro conectado en paralelo, registra la diferencia de potencial entre  a y b, en donde se encuentran las resistencias  Ra  y  Rx.  Así la medida del voltímetro se puede escribir  :

V = Va+Vx = (Ia )Ra + (Ix )Rx             V = (Rx + Ra) Ix       (2)

La expresión (2)  es el modelo matemático que nos permite calcular Ra experimentalmente, para cualquier escala.

• MATERIAL A UTILIZAR

Dos multímetros, un protoboard, fuente (0-20 VDC), Rx ( 5-10 Ω ), potencia  5W.

• PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
• Armar  el circuito mostrando en la figura 1. Empleando normas de seguridad, determinar las escalas apropiadas para los multímetros en su función de amperímetros y voltímetros. Variando el voltaje de la fuente dentro del rango permitido  por las normas de seguridad, elabore una tabla de datos   V vs  Ix .  No sobrepasar los valores máximos permitidos. Hacerlo puede ocasionar sobre calentamiento en Rx y alterar fundamentalmente los resultados.

• DESVIACIÓN RELATIVA DE CADA UNA DE LAS RESISTENCIAS:

•   (3)[pic 3]

•            [pic 4]
•      [pic 5]

• [pic 6]

•  (4)[pic 7]

• Donde:   Imáx = Corriente máxima y  Re =  Resistencia equivalente del circuito.

• [pic 8]

•       [pic 9]

• [pic 10]

• DATOS DE LA PRIMERA RESISTENCIA:

R1= 10Ω = 0.01 k Ω                 Imáx (A) = 0.71                      Vmáx (V) = 7.1

Tabla 1. Datos de la práctica de resistencia interna de un amperímetro, en donde se toman los datos de voltaje vs corriente eléctrica, para la primera resistencia.

...