2.2.1 Método Directo - Conexión de amperímetro

 

• Introducción:

La medición directa de corriente se efectúa cuando el equipo de medida interviene directamente en el circuito sin la ayuda de ningún equipo o elementos adicionales.

Figura 2.2.1.1 Medición directa

Algo a tener en cuenta en el momento de realizar una medición es que los equipos de medidas no son perfectos e ideales  por lo cual estos presentan una resistencia (en el caso de corriente continua), el cual influye en el circuito como un elemento pasivo.

Figura 2.2.1.2 Resistencia amperímetro

Siendo Ra la resistencia dada por el fabricante, la cual representara al amperímetro como elemento pasivo dentro del circuito.

• Recomendaciones:

Estas recomendaciones se verán explicadas con profundidad en el concepto teórico.

• Ra debe ser mucho menor a R2. (Ra << R2).
• I1 no debe superar el rango de medición del amperímetro.

• Concepto teórico:

La medición de corriente como cualquier otra medición de una variable eléctrica partirá del circuito equivalente Thevenin de donde se quiera realizar la medición (esto con el fin de simplificar el análisis), en este caso se quiere realizar la medición de la corriente I1:

Figura 2.2.1.3 Ubicación puntos a-b

La ubicación de los puntos a-b estarán dados por el lugar donde se encuentra el amperímetro, y visto desde allí se hallara Vth y Rth respectivamente, es decir se extrae el elemento de medida y con el "nuevo" circuito serán hallados los valores.

Figura 2.2.1.4 Equivalente Thevenin visto desde a-b

Es en este circuito donde se realizara el análisis incluyendo el amperímetro y realizando los cálculos pertinentes para determinar los valores de:

• Corriente
• Potencia
• Error relativo
• Error Absoluto
• Incertidumbre de la medida

De acuerdo a la teoría vista en circuitos D.C la tensión Thevenin y resistencia Thevenin son los valores vistos desde los puntos a-b, por lo que si se cierra el circuito y se obtiene la corriente Norton esta equivale al valor de la corriente I1 verdadera.

Figura 2.2.1.5 Equivalente Thevenin-Modelo ideal

Del circuito equivalente Thevenin analizado como un circuito ideal se puede obtener que:

Ecuación 2.2.1.1 Corriente I1 verdadera

Este valor hará mención al valor que se cree verdadero o valor teórico.

Si se integra el amperímetro en el circuito se obtiene el siguiente circuito:

Figura 2.2.1.6 Equivalente Thevenin con amperímetro

Realizando el mismo análisis de corriente se obtendrá el valor que será visto por el amperímetro:

Ecuación 2.2.1.2 Corriente I1 medida

Una vez obtenido el valor de corriente verdadera y corriente medida se puede proceder a calcular el error generado por el equipo de medida:

Ecuación 2.2.1.3 Error relativo y error absoluto

• Con el error absoluto se puede observar cuantos amperios cambia la medida del valor convencionalmente verdadero.
• Con el error relativo se puede ver el porcentaje con el que afecta el amperímetro la medida.

Realizando un análisis desde el error relativo se podrá observar con claridad como Ra afecta de forma directa el sistema:

Ecuación 2.2.1.4 Análisis de error

Con esta ecuación se puede ver como la resistencia del amperímetro interviene en la medida, entre más grande sea la resistencia Ra más crece el error ya que son directamente proporcionales,

• Si Ra = 0 el error relativo es cero.
• Si Ra >> Rth el error tiende a acercarse a 1 (ya que es la división entre dos números muy parecidos)
• Si Ra << Rth el error tiende a acercarse a 0 (ya que es la división de un valor muy pequeño sobre uno muy grande).
• Si Ra es igual a Rth el error será 0.5 (ya que es la división de un número (Ra) sobre su duplicado (Ra+Rth)).

Lo ideal es que Ra tome valores pequeños con respecto a la resistencia Thevenin Rth para que así el error de la medida sea pequeño.

Con respecto a la incertidumbre de la corriente se usara el catalogo dado por el fabricante ya que el equipo de medida es el que se encarga de realizar directamente la medición, en este caso un amperímetro medirá la corriente deseada.

Ecuación 2.2.1.5 Incertidumbre I1 medida

La incertidumbre se encarga de mostrar cuanto es capaz de desviarse la medida del valor previamente calculado, esto es debido a que el equipo de medida no es exacto ni perfecto, además de que la referencia con la cual el equipo fue configurado también posee incertidumbre.

Conclusiones:

• Con la medición directa no es posible realizar un control del error ya que directamente se agregan al sistema, por lo que se debe tener en cuenta los valores de resistencias del circuito analizado y del equipo de medida usado si se desea realizar este método.

• Es un método sencillo y versátil de usar lo que lo hace favorito a la hora de realizar prácticas pensadas para estudiantes o medidas que se deseen hacer rápidamente donde el valor tan pequeño del amperímetro no influya o no importe realizar un control de la medida.

• Mediciones con resistencias Thevenin del orden de los kilo, gigas o mega ohmios la medida tiende a tener pequeños errores por lo que suelen ser más eficientes.

 

2.2. Medición de corriente D.C con equipos digitales	2.2.2 Métodos Indirectos