Voltímetro: características, funcionamiento, para qué sirve, tipos
El voltímetro es el instrumento para mediciones eléctricas que determina la tensión, fuerza electromotriz o voltaje entre dos puntos de un circuito. Los más comunes son los voltímetros digitales y los analógicos.
La tensión o voltaje entre dos puntos es el trabajo por unidad de carga necesario para poner en marcha la corriente eléctrica, que es un flujo ordenado de partículas cargadas eléctricamente.
Usualmente en un conductor hecho de cobre u otro metal, este flujo de partículas consiste en electrones libres que se desplazan a través del material.
La unidad más común para medir el voltaje en un voltímetro es el voltio, abreviado V, pero dependiendo del aparato y el uso que se le vaya a dar, las escalas pueden medir en submúltiplos de voltio, como milivoltios (mV) o microvoltios (μV).
Con frecuencia, los voltímetros vienen integrados en un aparato llamado multímetro o tester, que además mide corriente y resistencia eléctrica. Algunos modelos más sofisticados miden también capacidad, inductancia, frecuencia y temperatura, así como voltajes y corrientes alternos.
Se trata de instrumentos muy útiles al momento de verificar los valores de las magnitudes eléctricas.
Índice del artículo
- 1 Características generales del voltímetro
- 2 ¿Cómo usar el voltímetro?
- 3 Principio de funcionamiento del voltímetro
- 4 ¿Para qué sirve un voltímetro?
- 5 Tipos de voltímetro
- 6 Referencias
Un voltímetro dispone de:
–Dos entradas para colocar los cables de prueba, una para el terminal positivo y otra para el terminal negativo. Se distinguen mediante colores: el cable rojo va al terminal positivo (+) y el negro al negativo (COM). Al momento de medir en el circuito, es necesario asegurarse de la polaridad correcta.
–Una o varias escalas para medir voltajes, según el modelo. Cuando hay más de una, el aparato tiene una perilla para seleccionar la escala deseada.
–Pantalla digital, en el caso de modelos digitales como el de la figura 1 a la derecha, que muestra la lectura directamente.
–Aguja indicadora, si el aparato es analógico, para marcar la lectura.
–Elevada resistencia interna, para no desviar una gran cantidad de corriente hacia el aparato cuando este se conecta entre los puntos a medir. De esta manera el medidor no ocasiona cambios sensibles en los valores del circuito.
El voltímetro se usa colocando los cables medidores en paralelo con el elemento que se va a medir, que puede ser una resistencia eléctrica, tal vez un bombillo, por ejemplo.
Cada extremo del cable debe conectarse a los puntos entres los cuales se desea conocer la tensión y como la resistencia del medidor es grande, no se desvía demasiada corriente del circuito.
No es necesario interrumpir el circuito para medir, como sucede cuando se va a medir corriente.
Pero sí se requiere poner los cables con la polaridad indicada, como se describió previamente. Para ello el terminal rojo se coloca hacia el terminal positivo de la fuente, de lo contrario la pantalla del voltímetro digital mostrará un signo negativo.
Es importante seleccionar el tipo de voltaje que se va a medir, para los modelos que permiten medidas de voltaje directo y alterno. Esto se indica en la perilla central, la que permite escoger la posición adecuada.
Al medir pilas y baterías se escoge el voltaje directo, indicado generalmente con una V con dos rayas encima, una continua y la otra segmentada.
Pero si se va a comprobar un enchufe doméstico, entonces se escoge la posición de voltaje alterno, indicado mediante una V con una onda encima. Al conectarlo directamente a la toma alterna nos dará el valor eficaz del voltaje, que es la tensión máxima (110 o 220 V según la localidad) dividida entre √2.
También podemos encontrar señales combinadas que tienen componentes alterna y directa.
Si se coloca el voltímetro para medir voltaje directo, no tomará en cuenta la componente alterna, mientras que al colocarlo en posición de corriente alterna ocurre lo contrario.
Los voltímetros de tipo electromecánico, como un multímetro analógico, se basan en el galvanómetro, un aparato que es sensible a pequeñas corrientes.
Hay distintos tipos de galvanómetro, pero el que más se usa es el de D’Arsonval. En su interior hay un imán permanente dentro de una bobina móvil de espiras rectangulares, la cual gira contra un resorte provisto de aguja indicadora, gracias al momento de torsión que aparece cuando le llega corriente.
A mayor corriente, más rotación tiene la bobina, así como la aguja indicadora, la cual puede medirse sobre la escala del instrumento. La corriente medida es proporcional al voltaje que existe en el elemento a medir.
El galvanómetro detecta corrientes muy pequeñas, así que la deflexión a escala completa es proporcionalmente pequeña; a esto se le conoce como sensibilidad del aparato. Pero el rango de medición puede extenderse para agregarle versatilidad al voltímetro.
Esto se logra poniendo en serie un resistor multiplicador con el galvanómetro, el cual, por supuesto, tiene su propia resistencia interna, también pequeña. De esta forma se reduce la corriente que pasa por el medidor y se extiende el rango de medida a voltajes más grandes.
Medir voltajes es muy sencillo, ya que el instrumento se coloca en paralelo con el elemento a medir. Debe tenerse precaución de no medir tensiones más allá del máximo permitido por el diseño del aparato.
De igual manera, medir con la polaridad equivocada en un voltímetro analógico obliga a la aguja a desviarse en sentido contrario, dañando al instrumento.
El voltímetro se usa en muchas situaciones cotidianas, en los laboratorios y talleres para comprobar la alimentación eléctrica y el buen funcionamiento de los innumerables dispositivos que operan con electricidad:
-El sistema eléctrico del automóvil.
-Equipos médicos, electrodomésticos y pequeños dispositivos como celulares.
-Al verificar una fuente de tensión, como la que alimenta la computadora.
Los voltímetros más usados son, como mencionamos antes, los modelos analógicos y los digitales.
Son electromecánicos y se basan en el galvanómetro, como se describió anteriormente. Vienen provistos de varias escalas graduadas, sobre las cuales la lectura medida se indica con una aguja.
Son muy cómodos, ya que la lectura se observa directamente en la pantalla del instrumento. En vez de un galvanómetro, en el voltímetro digital hay circuitos electrónicos que analizan y amplifican convenientemente las señales recibidas.
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