8.5: Impacto del amperímetro en el circuito medido

Al igual que los voltímetros, los amperímetros tienden a influir en la cantidad de corriente en los circuitos a los que están conectados. Sin embargo, a diferencia del voltímetro ideal, el amperímetro ideal tiene cero resistencia interna, para bajar la menor tensión posible a medida que los electrones fluyen a través de él. Tenga en cuenta que este valor de resistencia ideal es exactamente opuesto al de un voltímetro. Con los voltímetros, queremos que se extrita la menor cantidad de corriente posible del circuito bajo prueba. Con amperímetros, queremos que se caiga la menor cantidad posible de voltaje mientras se conduce la corriente.

Aquí hay un ejemplo extremo del efecto de un amperímetro sobre un circuito:

Con el amperímetro desconectado de este circuito, la corriente a través de la resistencia de 3 Ω sería 666.7 mA, y la corriente a través de la resistencia de 1.5 Ω sería de 1.33 amperios. Si el amperímetro tuviera una resistencia interna de 1/2 Ω, y se insertara en una de las ramas de este circuito, sin embargo, su resistencia afectaría seriamente la corriente de rama medida:

Habiendo aumentado efectivamente la resistencia de la rama izquierda de 3 Ω a 3.5 Ω, el amperímetro leerá 571.43 mA en lugar de 666.7 mA. Colocar el mismo amperímetro en la rama derecha afectaría aún más la corriente:

Ahora la corriente de rama derecha es de 1 amperio en lugar de 1.333 amperios, debido al aumento en la resistencia creado por la adición del amperímetro en la trayectoria de corriente.

Cuando se usan amperímetros estándar que se conectan en serie con el circuito que se está midiendo, puede que no sea práctico o posible rediseñar el medidor para una resistencia de entrada más baja (plomo-a-plomo). Sin embargo, si estuviéramos seleccionando un valor de resistencia de derivación para colocar en el circuito para una medición de corriente basada en la caída de voltaje, y tuviéramos nuestra opción de una amplia gama de resistencias, lo mejor sería elegir la resistencia práctica más baja para la aplicación. Cualquier más resistencia de la necesaria y la derivación puede impactar negativamente en el circuito al agregar una resistencia excesiva en la trayectoria de corriente.

Una manera ingeniosa de reducir el impacto que un dispositivo de medición de corriente tiene en un circuito es usar el cable del circuito como parte del movimiento del amperímetro mismo. Todos los cables portadores de corriente producen un campo magnético, cuya intensidad está en proporción directa a la intensidad de la corriente. Al construir un instrumento que mida la fuerza de ese campo magnético, se puede producir un amperímetro sin contacto. Dicho medidor es capaz de medir la corriente a través de un conductor sin siquiera tener que hacer contacto físico con el circuito, mucho menos romper la continuidad o insertar resistencia adicional.

Los amperímetros de este diseño están hechos, y se llaman medidores “clamp-on” porque tienen “mandíbulas” que se pueden abrir y luego asegurar alrededor de un cable de circuito. Los amperímetros de sujeción permiten mediciones de corriente rápidas y seguras, especialmente en circuitos industriales de alta potencia. Debido a que el circuito bajo prueba no ha tenido ninguna resistencia adicional insertada en él por un medidor de sujeción, no hay error inducido al tomar una medición de corriente.

El mecanismo de movimiento real de un amperímetro de sujeción es casi el mismo que para un instrumento de paletas de hierro, excepto que no hay bobina de alambre interna para generar el campo magnético. Los diseños más modernos de amperímetros de sujeción utilizan un pequeño dispositivo detector de campo magnético llamado sensor de efecto Hall para determinar con precisión la intensidad del campo. Algunos medidores de sujeción contienen circuitos de amplificador electrónico para generar un pequeño voltaje proporcional a la corriente en el cable entre las mordazas, ese pequeño voltaje conectado a un voltímetro para una lectura conveniente por parte de un técnico. Por lo tanto, una unidad de sujeción puede ser un dispositivo accesorio a un voltímetro, para la medición de corriente.

En la siguiente fotografía se muestra un tipo de amperímetro de detección de campo magnético menos preciso que el estilo clamp-on:

El principio de funcionamiento de este amperímetro es idéntico al estilo de sujeción del medidor: el campo magnético circular que rodea a un conductor portador de corriente desvía la aguja del medidor, produciendo una indicación en la escala. Observe cómo hay dos escalas de corriente en este medidor en particular: +/- 75 amperios y +/- 400 amperios. Estas dos escalas de medición corresponden a los dos juegos de muescas en la parte posterior del medidor. Dependiendo del conjunto de muescas en el que se coloque el conductor portador de corriente, una intensidad de campo magnético dada tendrá una cantidad diferente de efecto en la aguja. En efecto, las dos posiciones diferentes del conductor en relación con el movimiento actúan como dos resistencias de rango diferente en un estilo de amperímetro de conexión directa.

Revisar

• Un amperímetro ideal tiene resistencia cero.
• Un amperímetro “clamp-on” mide la corriente a través de un cable midiendo la intensidad del campo magnético que lo rodea en lugar de convertirse en parte del circuito, lo que lo convierte en un amperímetro ideal.
• Los medidores de sujeción permiten mediciones de corriente rápidas y seguras, ya que no hay contacto conductor entre el medidor y el circuito.