INSTRUMENTOS ELECTRODINAMICOSEstos Instrumentos permiten construir voltmetros, ampermetros, vatimetros entre otros. Se caracteriza por tener dos bobinas uno fijo y otro mvil lo que permite excitar ambos bobinados con tensiones.

Instrumentos Electrodinmicos con ncleo de hierroEste tiene un gran parecido con el instrumento de bobina mvil e imn, excepto que en vez de un imn permanente tiene un electroimn, es decir crea un flujo magntico por medio de una corriente elctrica.

Instrumentos Electrodinmicos sin hierroCuando reaccionan entre si dos bobinados cada una de los cuales crea su campo magntico, el par que aparece es proporcional al producto de sus respectivos flujos y al seno del Angulo formado por dichos flujos .

Entre los instrumentos electrodinmicos tenemos los siguientes: El galvanmetro:Un galvanmetro es un dispositivo electromecnico en el cual se produce un par til como resultado de la interaccin entre una corriente elctrica, que pasa por la bobina del instrumento y del campo magntico existente en el medio ambiente de la bobina. El galvanmetro de d'Arsonval que pertenece al tipo de bobina mvil e imn permanente (IPBM). Las propiedades ms destacadas de este movimiento son las siguientes: Muy bajo consumo de potencia. Requiere de baja corriente para la deflexin a plena escala (Ifsd). La operacin del instrumento est relativamente libre de efectos de campos Magnticos parsitos. Escala uniforme. Amplio margen de sensibilidad. Caractersticas dinmicas que permite una rpida velocidad de respuesta a un Cambio dado en la corriente, y la capacidad de ser amortiguado crticamente.

H I ERRO MO VI LDispositivos de Hierro MovilFundamentos Para entender cabalmente el funcionamiento de los dispositivos de hierro mvil es necesario entender que las leyes del electromagnetismo exponen que cuando una corriente atraviesa un material conductor se genera un campo electromagntico alrededor del mismo, de tal manera si se entorcha un alambre de forma regular, se generara un campo magntico similar al de un imn, con un polo norte y polo sur bien definidos.

Usando el modelo electromagntico de un imn pero ahora en la forma de una bobina, definimos: 1. La magnitud del campo magntico es proporcional a la intensidad de la corriente que atraviesa el alambre 2. La magnitud del campo magntico es proporcional a cantidad de espiras que estn entorchadas alrededor de el ncleo 3. La magnitud del campo magntico es inversamente proporcional al radio de la espira 4. La magnitud del campo magntico es proporcional al material del ncleo de la espira. Un ncleo de hierro dulce mantiene constante y estable el campo magntico. Dispositivos de Hierro Mvil De esta manera podemos establecer que si entorchamos un hilo de cobre alrededor de un ncleo de hierro dulce, con un radio y cantidad de espiras constantes entonces la nica variable que dominara la magnitud del campo magntico ser la corriente. En el diagrama a continuacin se muestra como funciona un dispositivo de medicin de hierro mvil

Al hacer pasar una corriente a travs de la bobina o solenoide se genera un campo magntico que impulsa la armadura de hierro mvil hacia abajo (corriente positiva) o hacia arriba (corriente negativa) con respecto a una pieza fija, un cable metlico suficientemente resistente sujeta la masa a un resorte cuya nica funcin es devolver la masa a la posicin inicial, por rodadura el hilo da torsin a un ndice calibrado. Con corrientes nulas (I=0) la bobina debe volver a su posicin inicial, en ese instante la aguja marcara la referencia 0 (cero), despus se podr calcular a que intensidad de corriente la aguja marcara los extremos que permita el resorte

Multimetros de Hierro MvilLos elementos bsicos son: - Una bobina mvil, a travs de la cual circula la corriente DC. - Un imn, que produce el campo magntico fijo. - Un resorte, cuya funcin es servir de mecanismo equilibrador de la rotacin de la bobina.- Una aguja indicadora, sujeta a la bobina mvil y una escala graduada mediante las cuales podemos realizar la lectura. Links de inters

http://es.wikipedia.org/wiki/Micr%C3%B3fono_de_bobina_m%C3%B3vil http://www.galeon.com/ultimopunto/cat_tecno/tecno_multim03.htm http://www.natureduca.com/tecno_eltec_elecmag_amperim.php http://www.calimport.cl/Images/PDFcalimport/Pdf_c/c3-c5.pdf http://www.sapiens.itgo.com/documents/doc12.htm

Segundo objetivo de la unidad I Estudiar los diferentes instrumentos empleados para la medicin de las magnitudes elctricas fundamentales Instrumentos galvanomtricos de imn permanente y bobina mvil Son aquellos en los que la causa primera de la indicacin se debe a la intensidad de una corriente elctrica y que operan, generalmente, por medio de fenmenos de interaccin electrodinmica entre corrientes elctricas y campos magnticos.

Bobina mvil y fija de un aparato de medida con sistema electrodinmico Se utiliza como principio de medicin la fuerza que se ejerce sobre un conductor, bobina o carrete mvil, habitualmente giratorio, por el que circula una corriente elctrica cuando dicho

conductor, bobina o carrete se encuentra inmerso en un campo magntico producido bien por un imn permanente o bien por otro conductor, bobina o carrete recorridos a su vez por otra intensidad. Tambin se utiliza como fuerza motriz la repulsin entre dos piezas de hierro dulce, una fija y otra solidaria con el conjunto mvil, magnetizadas ambas por la corriente que circula por un solenoide fijo. Los instrumentos desvan proporcionalmente, aunque no siempre de forma lineal, al valor de la intensidad, aunque est a su vez pueda proceder de la diferencia de potencial existente entre los puntos a los que se conecta la rama en la que est inserto el instrumento.

Fig. 1 Estructura bsica de un galvanmetro de bobina mvil e imn permanente Voltmetro La figura 2 muestra la disposicin constructiva de un voltmetro de carcter galvanomtrico en el que el elemento medidor G es un galvanmetro sensible que indica la intensidad IG, obtenindose el valor de la tensin entre los puntos donde se conecta el conjunto por la sencilla aplicacin de la ley de Ohm.

VX = (RS + RG) IGDonde RG e IG son la resistencia e intensidad del instrumento y RS el valor de la

resistencia conectada en serie para construir el conjunto voltimtrico. Se pueden obtener diferentes escalas solo cambiando el valor de la resistencia RS. Ampermetro Se consigue asociando en paralelo o shunt una resistencia Rsh con el galvanmetro como se ilustra en la figura 3. Esto permite realizar mediciones de valores de corriente superiores al fondo de escala del galvanmetro.

Donde RG y IG son la resistencia e intensidad del instrumento y Rsh el valor de la resistencia shunt conectada en paralelo con el galvanmetro. El conjunto anterior permite constituir un conjunto amperimtrico. Se puede variar la escala de medicin cambiando el valor de la resistencia Rsh.

Ohmmetro El ohmmetro es un instrumento utilizado para la medicin directa o indirecta de las resistencias elctricas. El ms sencillo est constituido por un galvanmetro que usualmente es ms sensible que los empleados para el diseo de voltmetros y ampermetros y una pila elctrica conectados en serie con la resistencia a medir, cuyo valor aproximado se deduce aplicando la ley de Ohm.

El ohmmetro es un instrumento que se utiliza en circuitos no operantes donde la potencia ha sido interrumpida, a diferencia de los elementos estudiados hasta ahora. Para llegar al fondo de escala del ohmmetro se deben cortocircuitar los terminales donde se conectan las resistencias RX, lo que indica un valor de cero ohmios. Las escalas de los ohmmetros no son lineales ya que cuanto mayor es el valor de la resistencia a medir, menor es el flujo de electrones para un voltaje determinado. Habitualmente las escalas de los ohmmetros son inversas a las escalas de los ampermetros o voltmetros.

Instrumentos galvanomtricos de hierro mvil En estos elementos la corriente a medir pasa por una bobina que se encuentra fija. Al pasar, crea un campo magntico que polariza dos trozos de hierro, uno de los cuales se encuentra fijo y el otro mvil. Al estar polarizados de la misma forma se produce una fuerza de repulsin entre ellos que acta sobre un muelle que frena la pieza mvil. La corriente que la atraviesa es proporcional a la fuerza que la genera para vencer el muelle. La escala de este elemento no es lineal. Se puede emplear para la medicin de corrientes alternas y continuas.

Instrumentos galvanomtricos electro-dinamomtricos El principio electro-dinamomtrico es de gran importancia porque, al disponer de dos circuitos independientes, permite ser aplicado no slo en voltmetros y ampermetros, sino que tambin en instrumentos medidores de potencia cuando la seal a medir es alterna. Este tipo de instrumento hace uso de campos magnticos producidos por dos bobinas, una fija y otra mvil (en algunos casos el elemento mvil puede tener dos bobinas), cada una de las cuales es portadora de corriente que es funcin de la corriente o el voltaje que se desea medir; la reaccin entre los campos de la bobina fija y mvil proporciona el torque deflectante del sistema mvil, que es compensado por resortes espirales que tambin son empleados para llevar la corriente a la bobina mvil. En los instrumentos de imn permanente y bobina mvil, el imn evita el consumo de potencia externa para generar el campo; por lo tanto, resulta evidente que el movimiento electro dinamomtrico requiere de un consumo de potencia ms elevado para su operacin. Adems, la densidad de flujo generada por la bobina fija es mucho menor que la densidad obtenible con imanes permanentes, por lo que la sensibilidad del instrumento es menor, caracterstica que obliga a emplear un sistema mvil liviano y apoyos con un nivel de roce muy pequeo. Sin embargo, el principio electro dinamomtrico encuentra importantes aplicaciones como instrumento de transferencia en la calibracin de voltmetros y ampermetros, y como vatmetros; tales usos se extienden desde corriente continua hasta algunos kilohertzios en ciertos diseos especiales.

Al igual que en el caso de los ohmmetros, la escala de este instrumento no es lineal. Una de las caractersticas que lo hace importante dentro del campo de las mediciones es su capacidad para funcionar en sistemas tanto en corriente continua como alterna. Vatmetro El vatmetro es un instrumento capaz de medir la potencia promedio consumida en un circuito. Para la medicin del la potencia se emplean medidores electro-dinamomtricos. La bobina fija del elemento se conecta en serie con el circuito y la mvil en paralelo. Haciendo una efectiva calibracin de la escala, la deflexin de la aguja es una imagen de la tasa de suministro de energa elctrica (Potencia) de un circuito elctrico determinado. La figura 7 ilustra el conexionado de un vatmetro que mide la potencia consumida por la resistencia R. La bobina BC mide la corriente y la bobina BP la tensin.

Debe tenerse especial cuidado en el momento de la conexin con la polaridad instantnea de las bobinas del vatmetro. La potencia ser una imagen de la interaccin de las fuerzas magnticas generadas en cada una de las bobinas.

Otros elementos de medicin importantes. Termopar

Los termopares estn formados por la unin de dos metales distintos, los cuales se encuentran soldados por uno de sus extremos dejndolos separados en el otro. El voltaje que aparece en los extremos de la unin, conocido como voltaje Seebeck aumenta con la temperatura. La medicin de temperatura es relativa, ya que depende de la unin de la temperatura referencia. De acuerdo al tipo de metales que forman el termopar, se clasifican en: B, C, E, J, K, L, N, R, S, T, U.

Valor real RMS (TrueRMS) El valor RMS (Root Mean Square) o valor eficaz de una seal peridica desde el punto de vista matemtico viene representado por la raz cuadrada de la integral durante un periodo del cuadrado de la seal misma partida por el valor del periodo.

Para una seal senoidal pura, si se desarrolla la integral se llega a que el valor RMS ser:

Al deformarse la seal, y dejar de poseer caractersticas senoidales puras el valor RMS de la seal cambia, por lo que se produce un error notable entre la seal medida y el valor ledo. Conceptualmente, el valor RMS de una seal es el valor que produce la misma disipacin de calor que una corriente continua de la misma magnitud aplicada al

elemento disipador. Este principio trmico es empleado para la construccin de medidores que registren el valor real RMS (TrueRMS).Sondas de Efecto Hall

El efecto Hall consiste en la aparicin de un campo elctrico en un conductor cuando es atravesado por un campo magntico. A este campo elctrico se le llama campo Hall. En la actualidad se emplean sensores que utilizan este efecto para medir corrientes con frecuencias elevadas o componentes DC sin tener contacto fsico en el circuito (smil a las pinzas de alternas). Los electrones que se mueven en un conductor a travs de las lneas de fuerza de un campo magntico se desvan en el sentido perpendicular a la direccin de la corriente y del campo magntico. Por lo tanto los electrones excedern en A1 y faltarn en A2; esto significa que existe una tensin Hall entre A1 y A2. En sus primeras experimentaciones Hall encontr que si se aplica un campo magntico elevado a una fina lmina de oro por la que circula corriente, se produce un voltaje en la lmina transversalmente a como fluye la corriente, este voltaje se llama voltaje Hall. El esquema de la figura inferior sirve para ilustrar el efecto.

El efecto Hall ocurre en conductores y semiconductores, en los conductores el voltaje generado es demasiado pequeo para tener aplicaciones prcticas, pero en algunos semiconductores el valor de este voltaje es mucho ms grande y puede ser utilizado para tal fin.

http://electronicaypotencia.com/subidas/Segunda%20clase.pdfFuentes: http://books.google.co.ve/books?id=6l94KmB7kkC&pg=PA75&dq=Mediciones+electricas&hl=es&ei=OUzITNH1JYGBlAfugan2Ag&sa=X&oi=boo k_result&ct=result&resnum=1&ved=0CCsQ6AEwAA#v=onepage&q&f=false http://www.sabelotodo.org/aparatos/medircorriente.html http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Galvanometer_scheme.png http://cuadernotecnologiapaulino.blogspot.com/2008/01/ohmmetro.html http://books.google.co.ve/books?id=e1Ssn_QSVkcC&pg=PA208&dq=Ohm%C3%ADmetro&hl=e s&ei=7M3JTJmnBInmsQPp6u2BDg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=6&ved=0CD0Q6 AEwBQ#v=onepage&q=Ohm%C3%ADmetro&f=false http://www.electronica2000.net/curso_elec/leccion84.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Vat%C3%ADmetro http://www.unicrom.com/Tut_rms_promedio.asp http://www.sabelotodo.org/electrotecnia/efectohall.html http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_magnetico/ampere/ampere.htm http://roble.pntic.mec.es/~jsaa0039/cucabot/felectromagnetica-intro.html http://proton.ucting.udg.mx/dpto/maestros/mateos/clase/Modulo_01/tipos/index.html http://www.circuitstoday.com/rms-reading-voltmeter http://www.sapiensman.com/medicion_de_temperatura/termocuplas.htm http://www.unet.edu.ve/~ielectro/Sensores%20de%20Temperatura.htm#temperatura

GALVANMETRO

Hilos de entrada de corriente a medir Resorte de retroceso

Galvanmetro. Un galvanmetro es un instrumento que se usa para detectar y medir la corriente elctrica. Se trata de un transductor analgico electromecnico que produce una deformacin de rotacin en una aguja o puntero en respuesta a la corriente elctrica que fluye a travs de su bobina. Tipos de galvanmetros Segn el mecanismo interno, los galvanmetros pueden ser de imn mvil o de cuadro mvil.

Imn Mvil En un galvanmetro de imn mvil la aguja indicadora est asociada a un imn que se encuentra situado en el interior de una bobina por la que circula la corriente que tratamos de medir y que crea un campo magntico que, dependiendo del sentido de la misma, produce una atraccin o repulsin del imn proporcional a la intensidad de dicha corriente. Cuadro Mvil En el galvanmetro de cuadro mvil bobina mvil, el efecto es similar, difiriendo nicamente en que en este caso la aguja indicadora est asociada a una pequea bobina, por la que circula la corriente a medir y que se encuentra en el seno del campo magntico producido por un imn fijo. En el diagrama se est representado un galvanmetro de cuadro mvil en el que, en rojo, se aprecia la bobina o cuadro mvil y en verde el resorte que hace que la aguja indicadora vuelva a la posicin de reposo una vez que cesa el paso de corriente.

El multmetro analgico utiliza un galvanmetro. En el caso de los galvanmetros trmicos, lo que se pone de manifiesto es el alargamiento producido al calentarse, por el Efecto Joule, al paso de la corriente, un hilo muy fino arrollado a un cilindro solidario con la aguja indicadora. Lgicamente el mayor o menor alargamiento es proporcional a la intensidad de la corriente. Tambin existen galvanmetros que a su entrada tienen un termopar y tambin funcionan bajo efecto joule.

Galvanmetro Un galvanmetro es un aparato que se emplea para indicar el paso de pequeas corrientes elctricas por un circuito y para la medida precisa de su intensidad. Como veremos su funcionamiento se basa en fenmenos magnticos. El galvanmetro consta de una aguja indicadora, unida mediante un resorte espiral, al eje de rotacin de una bobina rectangular plana, que est suspendida entre los polos opuestos de un imn permanente. En el interior de la bobina se coloca un ncleo de hierro dulce, con el fin de concentrar en ella las lneas de induccin magntica.

Al estar la bobina sumergida en el interior de un campo magntico uniforme, creado por el imn fijo, cuando circula corriente por ella, se produce un par de fuerzas sobre la bobina que hace que rote, arrastrando consigo a la aguja unida a su eje. La aguja se mueve e indica en una escala, la intensidad de corriente que atraviesa la bobina. El resorte espiral permite que la aguja vuelva a su posicin original, una vez que se interrumpe el paso de la corriente.

Veamos cmo se produce el par de fuerzas.

Podemos dividir cada espira rectangular de la bobina en cuatro partes, de forma que de acuerdo con la ley de Biot y Savart, la accin del campo magntico uniforme sobre la espira ser:

Luego la fuerza neta sobre la espira es cero. Observa que la fuerza sobre los elementos 2 y 4 de la espira es cero, puesto que el elemento de corriente tiene la misma direccin que el campo magntico.

La fuerza sobre el elemento 1 de la espira es igual y de signo contrario a la fuerza sobre el elemento 3, por eso la fuerza neta sobre la espira es cero.

Habr entonces momento neto sobre cada espira?

Para cualquier posicin de la espira:

El momento neto sobre toda la bobina ser:

Cmo puedes comprobar el momento total sobre la bobina es proporcional a la intensidad que atraviesa la espira.