¿Cómo Funciona un Voltímetro?
Los voltímetros son instrumentos esenciales en la medición de la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos en un circuito eléctrico. Su funcionamiento se basa en diversos principios y tecnologías, siendo los más comunes los voltímetros analógicos y digitales.
Voltímetros Analógicos
Los voltímetros analógicos utilizan un mecanismo electromecánico para convertir la corriente que fluye a través del alambre en una lectura de voltaje. Un ejemplo típico es el voltímetro PMMC (Permanent Magnet Moving Coil), como el medidor D’Arsonval o galvanómetro.
Estos dispositivos contienen una resistencia fija de alto valor y un amperímetro para medir la corriente que pasa a través de ella. La corriente detectada por el amperímetro se convierte luego en una lectura en voltios, operando bajo la ley de Ohm: V = I x R, donde V es el voltaje, I la corriente y R la resistencia.
El galvanómetro tiene una bobina de alambre fino suspendida en un campo magnético fuerte. Cuando se aplica una corriente eléctrica, la interacción del campo magnético de la bobina y del imán estacionario crea un torque, haciendo que la bobina rote. Esta rotación es proporcional a la corriente, y por ende, al voltaje aplicado, lo que se indica mediante un puntero en una escala.
Voltímetros Digitales
Los voltímetros digitales (DVM) presentan los valores de voltaje AC y DC utilizando números discretos en lugar de la deflexión de un puntero, siendo preferidos sobre los voltímetros analógicos debido a su mayor precisión y facilidad de lectura. Están diseñados generalmente alrededor de un tipo especial de convertidor de analógico a digital conocido como convertidor integrador.
Un ADC integrador convierte un voltaje de entrada desconocido en una representación digital mediante el uso de un integrador. Los voltímetros digitales pueden medir diferencias de potencial tan pequeñas como 1 μV y alcanzar sensibilidades de hasta 10-12. Estos dispositivos pueden fabricarse con alta precisión, típicamente mejor del 1%, y los instrumentos de prueba especialmente calibrados ofrecen aún mayores precisiones.
Conexión y Resistencia de los Voltímetros
Para medir la diferencia de potencial entre dos puntos en el circuito, se conectan los terminales del voltímetro entre esos puntos sin romper o cortar el alambre. Se conectan en paralelo con el circuito a medir. Un voltímetro ideal tendría una resistencia infinita, por lo que su conexión en el circuito no alteraría las corrientes existentes. Sin embargo, los voltímetros reales siempre tienen una resistencia finita, pero esta debe ser lo suficientemente grande para que su conexión no cambie apreciablemente las otras corrientes del circuito.
Variaciones y Usos
Los voltímetros se presentan en una amplia gama de estilos, algunos con alimentación separada (por ejemplo, con batería) y otros alimentados por la propia fuente de voltaje medida. Su funcionalidad suele estar integrada en los multímetros modernos. Son herramientas indispensables en cualquier laboratorio de electrónica, talleres de reparación y para entusiastas del bricolaje electrónico.
Conclusión
Entender el funcionamiento de los voltímetros, tanto analógicos como digitales, es crucial para realizar mediciones precisas y seguras en cualquier trabajo eléctrico o electrónico. Su precisión, facilidad de uso y versatilidad los hacen herramientas indispensables en el mundo de la electrónica.
