4.10: Amperímetros y Voltímetros

Para los efectos de esta sección no importa cómo funcione realmente un amperímetro. Baste decir que una corriente fluye a través del amperímetro y una aguja se mueve sobre una escala para indicar la corriente, o bien la corriente se indica como números en una pantalla digital. Para medir la corriente a través de algún elemento de un circuito, el amperímetro se coloca, por supuesto, en serie con el elemento. Generalmente un amperímetro tiene una resistencia más bien baja.

Un voltímetro económico es realmente solo un amperímetro que tiene una resistencia bastante alta. Si quieres medir la diferencia de potencial a través de algún elemento del circuito, colocas el voltímetro, por supuesto, a través de ese elemento (es decir, en paralelo con él). Una pequeña porción de la corriente a través del elemento se desvía a través del medidor; el medidor mide esta corriente y, a partir de la resistencia conocida del medidor, se puede calcular la diferencia de potencial —aunque en la práctica nadie hace ningún cálculo— la escala se marca en voltios. Colocar un medidor a través de un elemento de circuito, de hecho, reduce ligeramente la diferencia de potencial a través del elemento, es decir, reduce lo que se quiere medir. Pero, debido a que un voltímetro suele tener una alta resistencia, este efecto es pequeño. Hay, por supuesto, voltímetros modernos (y más caros) de un diseño bastante diferente, que no toman corriente en absoluto, y realmente miden la diferencia de potencial, pero en esta sección nos preocupa el amperímetro convertido en voltímetro comúnmente encontrado. Se puede notar que el potenciómetro descrito en la sección anterior no toma corriente del elemento de circuito de interés, por lo que es un verdadero voltímetro.

Hay medidores conocidos como “multímetros” o “avómetros” (para amperios, voltios y ohmios), que pueden ser utilizados como amperímetros o como voltímetros, y es con estos a los que se refiere esta sección.

Un amperímetro económico típico proporciona una deflexión a escala completa (FSD) cuando una corriente de 15 mA = 0.015 A fluye a través de él. Se puede adaptar para medir corrientes más altas conectando una pequeña resistencia (conocida como “derivación”) a través de ella.

Supongamos, por ejemplo, que tenemos un medidor el que muestra un FSD cuando una corriente de 0.015 A fluye a través de él, y que la resistencia del medidor es de 10\(\Omega\). Nos gustaría usar el medidor para medir corrientes tan altas como 0.15 A. ¿Qué valor de resistencia de derivación pondremos a través del medidor? Bueno, cuando la corriente total es 0.15 A, queremos que 0.015 A fluya a través del medidor (que luego muestra FSD) y el resto, 0.135 A, es fluir a través de la derivación. Con una corriente de 0.015 A fluyendo a través de los 10\(\Omega\) metros, la diferencia de potencial a través de él es 0.15 V. Esta es también la diferencia de potencial a través de la derivación, y, dado que la corriente a través de la derivación es de 0.135 A, la resistencia de la derivación debe ser 1.11\(\Omega\).

También podemos usar el medidor como voltímetro. Supongamos, por ejemplo, que queremos medir voltajes (¡palabra horrible!) de hasta 1.5 V. Colocamos una gran resistencia R en serie con el medidor, y luego colocamos el medidor más-serie-resistencia a través de la diferencia de potencial a medir. La resistencia total del medidor más-serie-resistencia es (10 + R), y mostrará un FSD cuando la corriente a través de ella sea de 0.015 A. Queremos que esto suceda cuando la diferencia de potencial a través de ella sea de 1.5 voltios. Este 1.5 = 0.015 × (10 + R), y así R = 90\(\Omega\).