Codi: I00

Versió: set 12 Tutorial de mesures elèctriques Página 1 de 8

Generalitat de Catalunya CFGM Instal·lacions Elèctriques i Automàtiques Departament d’Ensenyament Mòdul 09 - Electrònica Institut Obert de Catalunya

CFGM Instal·lacions Elèctriques i Automàtiques

Mòdul 09 – Electrònica Durada del mòdul: 66 hores

Tutorial de mesures elèctriques Professor responsable: Jesús Martín Lledó

Setembre 2012 Introducció

Quan es realitza una mesura elèctrica en un circuit s’introdueix un instrument de mesura. L’acció d’introduir aquest instrument comporta normalment la modificació de les característiques elèctriques del circuit original. En la mesura que aquestes variacions elèctriques siguin apreciables, això comportarà un error en la lectura del instrument. • PRINCIPI BÀSIC: l’acció de realitzar una mesura no ha de modificar substancialment

les condicions del circuit on s’efectua aquesta mesura. En aquest tutorial es descriu quines són els tipus de mesura bàsiques realitzables així com les circumstàncies bàsiques que han de concorre perquè l’acció de mesurar en un circuit no modifiqui substancialment les característiques elèctriques del circuit original.

Codi: I00

Versió: set 12 Tutorial de mesures elèctriques Página 2 de 8

Generalitat de Catalunya CFGM Instal·lacions Elèctriques i Automàtiques Departament d’Ensenyament Mòdul 09 - Electrònica Institut Obert de Catalunya

El voltímetre

• Què mesura un voltímetre ?

Ø La diferencia de potencial (ddp), o la tensió elèctrica, o el voltatge, en volts, entre dos punts d’un circuit elèctric.

• Com es connecta un voltímetre ? Ø Un voltímetre es connecta entre dos punts, en paral·lel, amb el component o

branca del circuit sobre el que es realitza la mesura de la tensió elèctrica. Ø Exemple, voltímetre per mesurar la tensió en la resistència R1

• Quina és la resistència interna d’un voltímetre ideal ? Ø La resistència interna d’un voltímetre ideal és infinita. Ø En l’exemple següent, la resistència interna del voltímetre és molt alta 10MΩ.

VR1

DC 10MΩ

6.000 V+ -

V112 V

R11kΩ

R21kΩ

IR1

DC 1e-009Ω

6.001m A+ -

IV1

DC 1e-009Ω

1.776u A+ -

BIT

DC 1e-009Ω

6.001m A+ - A

Ø La resistència equivalent (R1 // r interna del voltímetre) és pràcticament igual al

valor òhmic de la resistència R1.

VR16.000 V

+ -

V112 V

R11kΩ

R21kΩ

A B

Voltímetre IDEAL

R EQUIVALENT R1 // R INTERNA 1KΩ // 10MΩ

≅ 1 KΩ

Lectura de tensió CORRECTE

Intensitat de sortida de la font ≅ 6 mA

Circuit sèrie de dos resistència iguals. La tensió és igual en cada resistència.

VR1 + VR2 = V1

Derivació de corrent per el voltímetre ≅ 0

voltímetre real r interna = 10MΩ

Polaritat (+) Polaritat (-)

+

Codi: I00

Versió: set 12 Tutorial de mesures elèctriques Página 3 de 8

Generalitat de Catalunya CFGM Instal·lacions Elèctriques i Automàtiques Departament d’Ensenyament Mòdul 09 - Electrònica Institut Obert de Catalunya

Ø En conseqüència la introducció del instrument de mesura, el voltímetre, pràcticament no modifica les condicions elèctriques del circuit i la lectura és per tant correcte: VR1 = 6V

• Que passa si la resistència interna del voltímetre és BAIXA ? .... Ø per exemple un voltímetre amb una resistència interna de 10KΩ.

Ø La resistència equivalent, (R1 // resistència interna del voltímetre) és de 909Ω, un 10% inferior al valor real de la resistència R1.

Ø En conseqüència la introducció del instrument de mesura, el voltímetre, modifica les condicions elèctriques del circuit i la lectura de la tensió no és correcte: VR1≠ 6V

• CONCLUSIÓ:

o El voltímetre mesura la tensió elèctrica, en volts.

o El voltímetre efectua una mesura anomenada de pas: § La mesura es realitza

en funcionament del circuit.

§ Es connecta en paral·lel.

§ El instrument disposa d’una alta resistència interna.

o Una de les característiques que determina la qualitat d’un voltímetre és precisament el valor de la resistència interna. Quan més gran sigui aquesta resistència interna major serà l’exactitud de lectura.

o Un voltímetre IDEAL tindrà una resistència interna infinita

VR1

DC 10kΩ

5.714 V+ -

V112 V

R11kΩ

R21kΩ

IR1

DC 1e-009Ω

5.715m A+ -

IV1

DC 1e-009Ω

0.572m A+ -

BIT

DC 1e-009Ω

6.287m A+ - A

R equivalent R1 // Rinterna 1KΩ // 10KΩ

≅ 909Ω

Lectura de tensió FALSA

S’incrementa la intensitat de sortida

de la font > 6mA

voltímetre real r interna = 10KΩ

Voltímetre per lectura de la tensió de la

bateria en PARAL·LEL NO es necessari obrir el circuit:

s’intercalen les puntes

Derivació de corrent per el voltímetre ≅

10% IR1

Codi: I00

Versió: set 12 Tutorial de mesures elèctriques Página 4 de 8

Generalitat de Catalunya CFGM Instal·lacions Elèctriques i Automàtiques Departament d’Ensenyament Mòdul 09 - Electrònica Institut Obert de Catalunya

L’amperímetre

• Què mesura un amperímetre ?

Ø La intensitat, en ampers, en un conductor o línia d’un circuit elèctric.

• Com es connecta un amperímetre ? Ø Un amperímetre es connecta, en sèrie, sobre el component o branca del

circuit sobre el que es realitza la mesura de la corrent elèctrica. Ø Exemple, amperímetre per mesurar la intensitat en la resistència R1

• Quina és la resistència interna d’un amperímetre ideal ? Ø La resistència interna d’un amperímetre ideal és nul·la. Ø En l’exemple, la resistència interna de l’amperímetre és molt baixa: 1x10-9Ω.

Ø La resistència equivalent (R1 + resistència interna de l’amperímetre) és pràcticament igual al valor òhmic de la resistència R1.

Ø En conseqüència la introducció del instrument de mesura, l’amperímetre, pràcticament no modifica les condicions elèctriques del circuit i la lectura és per tant correcte: IR1 = 1A

V112 V

R112 Ω

IR11.000 A

+ -

R224 Ω

amperímetre IDEAL

Circuit paral·lel de dos resistències.

IR1 = 12V / 12Ω = 1A

IR1 = 12V / 24Ω = 0,5A

IT = IR1 + IR2= 1A + 0,5A = 1,5A

La intensitat es divideix inversament proporcional al valor

de cada resistència

V112 V

R112 Ω

IR1

DC 1e-009Ω

1.000 A+ -

R224 Ω

IR2

DC 1e-009Ω

0.500 A+ -

IT

DC 1e-009Ω1.500 A+

-

R equivalent = R1 + r interna 12Ω + 1nΩ

≅ 12Ω

amperímetre REAL r interna = 1nΩ

Polaritat (+)

Polaritat (-)

Codi: I00

Versió: set 12 Tutorial de mesures elèctriques Página 5 de 8

Generalitat de Catalunya CFGM Instal·lacions Elèctriques i Automàtiques Departament d’Ensenyament Mòdul 09 - Electrònica Institut Obert de Catalunya

• Que passa si la resistència interna del voltímetre és ALTA ? .... Ø per exemple un amperímetre amb una resistència interna de 1Ω.

Ø La resistència equivalent, (R1 + resistència interna de l’amperímetre) és de 13Ω,

superior en quasi un 10% al valor real de la resistència R1. Ø En conseqüència la introducció del instrument de mesura, l’amperímetre,

modifica les condicions elèctriques del circuit i la lectura de la intensitat NO és correcte: IR1≠ 1A

• CONCLUSIÓ:

o L’amperímetre mesura la intensitat o corrent elèctrica, en ampers.

o L’amperímetre efectua una mesura anomenada de terminació:

§ La mesura es realitza amb el circuit SECCIONAT, s’ha d’obrir-lo !!.

§ Es connecta en sèrie. § El instrument disposa d’una

BAIXA resistència interna.

o Una de les característiques que determina la qualitat d’un amperímetre és precisament el valor de la resistència interna. Quan més petita sigui aquesta resistència interna major serà l’exactitud de lectura.

o Un amperímetre IDEAL tindrà una resistència interna nul·la.

V112 V

R112 Ω

IR1

DC 1Ω

0.923 A+ -

R224 Ω

IR2

DC 1e-009Ω

0.500 A+ -

IT

DC 1e-009Ω1.423 A+

-

Lectura de corrent FALSA

R equivalent = R1 ++ r interna

12Ω + 1Ω = 13Ω

Ha disminuït la intensitat de

sortida de la font Amperímetre REAL

r interna= 1Ω

per mesurar cal SECCIONAR el circuit

Amperímetre per lectura de la intensitat de la bateria en SÈRIE

Codi: I00

Versió: set 12 Tutorial de mesures elèctriques Página 6 de 8

Generalitat de Catalunya CFGM Instal·lacions Elèctriques i Automàtiques Departament d’Ensenyament Mòdul 09 - Electrònica Institut Obert de Catalunya

El mesurador de resistències: l’òhmmetre

• Què mesura un òhmmetre ? Ø La resistència, en ohms, entre dos punts d’un circuit elèctric.

• Com es connecta un òhmmetre?

Ø Un òhmmetre es connecta entre dos punts, en paral·lel, amb el component o branca del circuit sobre el que es realitza la mesura de la resistència elèctrica.

• En el següent exemple, els mètodes per saber el valor de la resistència R1 serien ...

1. Identificació visual per el codi de colors. 2. Mesura indirecta a traves de la tensió i intensitat en la resistència R1 3. Mesura directa amb un òhmmetre

1. Identificació visual de la resistència per el codi de colors.

• Identificació de la resistència: Marró, negre i vermell, 1KΩ

• Avantatge: NO es necessari la desconnexió del circuit de la tensió d’alimentació.

• Inconvenient: No és un mètode exacte, doncs no es pot assegurar l’estat real del component, excepte si hi ha signes externs evidents, per exemple una resistència cremada. La resistència pot estar ...

o Oberta, està tallada, la resistència tindrà un valor infinit. o Creuada, o curtcircuitada la resistència tindrà un valor zero, o Alterada en tolerància en origen o per envelliment.

• NOTA: En ocasions els components perden les característiques físiques i no es possible la identificació visual. De vegades és conseqüència d’una dissipació de potencia superior a la prevista per aquest component.

V112 V

R1

Resistor1_1.0kΩ

R2

Resistor2_4.7kΩ

R1

i si s’esborra la inscripció per escalfament de la superfície ?

Codi: I00

Versió: set 12 Tutorial de mesures elèctriques Página 7 de 8

Generalitat de Catalunya CFGM Instal·lacions Elèctriques i Automàtiques Departament d’Ensenyament Mòdul 09 - Electrònica Institut Obert de Catalunya

2. Mesura indirecta de la resistència .

• S’anomena indirecte perquè aquest mètode es fonamenta en la determinació de la resistència a traves de la lectura de la tensió aplicada al component i la intensitat que circula per ell.

• En el mateix exemple: o Lectura del voltímetre, VR1 = 12V o Lectura de l’amperímetre, IR1 = 12mA

• • • • • • • Avantatge: És un mètode més exacte que la identificació visual i NO

implica tampoc la desconnexió del circuit de la tensió d’alimentació. • Inconvenient: No sempre es disposa de les lectures de la tensió i la

intensitat sobre cada punt d’un circuit. A més, és necessari que NO hi hagi error de lectura sobre els instruments.

V112 V

R1

R2

Resistor2_4.7kΩ

IR1

DC 1e-009Ω

0.012 A+ -

VR2

DC 10MΩ

12.000 V+ -

R1 = VR1 / IR1 = 12V / 12mA = 1KΩ

NO és possible la mesura indirecta de resistències

Codi: I00

Versió: set 12 Tutorial de mesures elèctriques Página 8 de 8

Generalitat de Catalunya CFGM Instal·lacions Elèctriques i Automàtiques Departament d’Ensenyament Mòdul 09 - Electrònica Institut Obert de Catalunya

3. Mesura directa amb un òhmmetre . • Aquest és el mètode tradicional de lectura de resistència amb un instrument

de laboratori anomenat polímetre o tester. • El procediment a seguir serà ... Ø DESCONNEXIO de la tensió del component sobre el que volem

realitzar la lectura del valor de la seva resistència òhmica.

Ø Calibració del polímetre per el tipus de mesura a realitzar: OHM.

Ø Selecció de l’escala de lectura.

NOTA: Si no es coneix el valor a mesurar es recomanable seleccionar la escala més alta i després baixar-la fins definir el valor amb la màxima apreciació.

Ø Connexió dels extrems de la resistència a les bornes del polímetre amb els cables:

• negre: borna comú. • vermell : mesura ( V/Ω )

NOTA: en aquest cas no cal respectar polaritat perquè aquest component, la resistència, no disposa de polaritat definida.

Ø Lectura final del valor de la resistència:

• 1KΩ

R1

V112 V

R1

R2

Resistor2_4.7kΩ

OHM

2KΩ

R1