2o ciclo Efecto de carga de los instrumentos en la medición de potencia

[eduardo66]

Buenas amigos, quiero saber si estoy en lo correcto:

El circuito izquierdo es propicio para realizar mediciones en resistencias pequeñas porque el voltímetro está directamente paralelo a ella (el amperímetro no añade efecto de carga en el voltaje debido a que no se altera la resistencia equivalente) y porque, al tener el voltímetro una resistencia tan grande, la corriente que fluirá por ahí será despreciable y por tanto, la lectura será muy aproximada a la corriente teórica real en la resistencia R.

Mientras que el de la derecha sirve para resistencias de gran cantidad de ohmnios (comparables incluso a la interna del voltímetro) porque al colocar el amperímetro directamente en serie con R, obtendremos la corriente que pasa por esta (sin que considerar la corriente que pudiera fluir por el voltímetro) y porque el voltaje no se ve alterado considerablemente, pues R es tan grande en comparación a la resistencia interna del amperímetro que esta última es despreciable.

En cuanto al efecto en la medición de potencia, significa que, armado el circuito de medición (sea el caso de los anteriores), una configuración de medición inadecuada (por ejemplo, usar la de la izquierda en resistencias pequeñas) obviamente afectará el valor de a diferencia de potencial y la corriente del resistor, y por ende, de la potencia que se necesita disipar, pues los instrumentos no son ideales.

Esto último es haciendo referencia al siguiente ejemplo: me dan una resistencia de 100ohm, capaz de disipar 0.25 vatios. Y me piden hallar el voltaje v para el cual disipa la mitad de su potencia máxima (o sea, despejando de$P = V*I$ se tiene que $v= \pm 3,54V$).

Sin contar el hecho que, dada la R interna de los instrumentos, estos disiparán cierta potencia. Muy poca pero existente.

dado que P=V^2 /rv al ser rv muy grande en el voltímero, P tenderá a cero.

y como P= ra* I^2 y ra del amperímetro es despreciable, P tenderá a cero también.

Pero la potencia disipada en la resistencia ciertamente no será la misma que la suministrada por la fuente (añadiendo la potencia de disipa la resistencia interna de la fuente o batería, de ser el caso).

[Alriga]

Re: Efecto de carga de los instrumentos en la medición de potencia

Hola Eduardo, de las dos maneras que propones colocar los instrumentos (un amperímetro y un voltímetro) para medir los parámetros eléctricos de la resistencia R, en principio hay que utilizar siempre que sea posible el circuito de la izquierda. El de la derecha es mejor no utilizarlo nunca, solo tendría sentido utilizarlo en vez del de la izquierda si no quedase otro remedio, como podría ser que el circuito llevase el amperímetro integrado y no tuvieses acceso al terminal de la resistencia común con el amperímetro.

¿Qué amperímetro y qué voltímetro utilizar?

Lo primero es que no los rompas, es decir utilizar instrumentos cuyas especificaciones estén dentro de los rangos a medir:

• Que la corriente que vas a medir sea menor que la máxima que soporta el amperímetro.
• Que la tensión que vas a medir sea menor que la máxima que soporta el voltímetro.

Y además si quieres tener niveles aceptables de precisión:

• Que la resistencia interna del voltímetro a utilizar sea mucho mayor que R. Típicamente, al menos unas 1000 veces mayor, (hay veces que ello no es posible y hay que conformarse con que sea unas 100 veces mayor)
• Que la resistencia interna del amperímetro a utilizar sea mucho menor la resistencia serie total. Típicamente, al menos unas 1000 veces menor, (hay veces que ello no es posible y hay que conformarse con que sea unas 100 veces menor)

Siguiendo lo que explico, supongamos que aplicamos una fuente de tensión en vacío de U=3,571V y resistencia interna Ru=1 Ohm sobre la resistencia de R=100 Ohm. Eso hace que R disipe PR=0,125W como se ve en la columna de la izquierda.

Si ahora instalamos un amperímetro de Ra=0,1 Ohm de resistencia interna y un voltímetro de Rv=100000 Ohm de resistencia interna en la configuración de tu dibujo de la izquierda, se obtienen los valores de la derecha de la tabla:

	Circuito sin Instrumentos	Circuito con Instrumentos
U	3,571	3,571
Ru	1	1
Ra		0,1
R	100	100
Rv		100000
R total circuito	101	101,0001
I	0,03535644	0,03535640
Error relativo I		0,0001%
VR	3,5356	3,5321
Error Relativo VR		0,1%
PR	0,1250	0,1249
Error relativo PR		0,1%

Como ves, los errores cometidos son muy pequeños y completamente aceptables.

NOTA ADICIONAL: Los dos esquemas que adjuntas deben ser muy antiguos. Desde hace por lo menos más de 30 años la IEEE establece que en los diagramas de las fuentes de tensión continua, el terminal positivo es siempre el segmento largo, mira la página 33 de Graphic Symbols for Electrical and Electronics Diagrams

Saludos.