1. ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
ELECTROTECNIA
ABRIL 2009

2. 1. EL GALVANÓMETRO
1.1 Definición y Características:
• Es un aparato que se emplea para indicar el paso de corriente
eléctrica por un circuito y para la medida precisa de su
intensidad.
• Se basa en los efectos magnéticos o térmicos causados por el
paso de la corriente.
• Constituye el principal componente utilizado
en la construcción de amperímetros y
voltímetros dada la característica esencial de
un tipo común, conocido como
GALVANÓMETRO D`ARSONVAL, cuya
principal característica es producir la deflexión
de una aguja cuando a través de él circula
una corriente continua, proporcional a la
magnitud de la variable que se está midiendo.
Figura 1: Galvanómetro D`Arsonval

3. 1.2 Elementos Básicos y Funcionamiento
• La operación de este dispositivo se basa en la interacción de una
corriente eléctrica DC y un campo magnético fijo.
• Los ELEMENTOS BÁSICOS son:
- Una bobina móvil, a través de la cual circula la corriente DC.
- Un imán, que produce el campo magnético fijo.
- Un resorte, cuya función es servir de mecanismo equilibrador
de la rotación de la bobina.
- Una aguja indicadora sujeta a la bobina móvil y una escala
graduada mediante las cuales
podemos realizar la lectura.
• En la Figura 2 se observa la
ubicación de estos elementos.
La bobina móvil se encuentra
en el campo magnético fijo
producido por el imán
permanente.
Figura 2: Elementos Básicos del Galvanómetro

4. 1.2 Elementos Básicos y Funcionamiento
• En términos generales podemos explicar el
funcionamiento del galvanómetro de la siguiente
forma:
Si se coloca una bobina de tal manera que pueda
girar libremente y la colocamos dentro de un
imán, la corriente que fluye por ella formará polos
magnéticos en sus extremos o sea, se convertirá en
un electroimán, bajo esta circunstancia sucederá lo
siguiente:
El polo N (bobina) será atraído por el polo S (imán).
El polo S (bobina) será atraído por el polo N (imán).
Este efecto provocará un movimiento rotativo en la
bobina en el sentido de las agujas del reloj, esto nos
lleva a pensar, que si la intensidad del campo
magnético del imán es fija, la fuerza de rotación
dependerá de la intensidad del campo magnético
Figura 3: Movimiento de la
producido por la corriente en la bobina. aguja en el
galvanómetro

5. 1.2 Elementos Básicos y Funcionamiento
• En el galvanómetro D'Arsonval, a la bobina
se le proveyó de una aguja móvil, la cual
hace su indicación sobre una escala
graduada, de la corriente circulante en su
bobina.
Se le proveyó también de un resorte que
obliga a la aguja a retornar a su posición de
reposo o sea cero, cuando no hay corriente
circulando por la bobina.
Y en general el ángulo que gira la bobina
móvil (y por lo tanto la aguja indicadora) es
proporcional a la corriente que circula por el
galvanómetro.
Figura 4: Angulo generado por el
movimiento de la aguja en un
galvanómetro

6. 1.3 Tipos de Galvanómetros
En función al principio en que operan se los clasifica en:
 Galvanómetros magnéticos y
 Galvanómetros térmicos
o Galvanómetros magnéticos o Galvanómetros de hierro móvil:
Cuando dos barras del mismo material se colocan paralelas y se introducen
en un campo magnético, ambas se imantarán con las mismas polaridades, lo
que origina que entre ellas se produzca una fuerza de repulsión.
Existen tres tipos que usan este principio:
 Galvanómetro de paleta radial
 Galvanómetro de alabes concéntricos
 Galvanómetro de émbolo.
Figura 5: Galvanómetro de hierro móvil

7. 1.3 Tipos de Galvanómetros
Galvanómetro de paleta radial Galvanómetro de alabes
Los medidores de paleta radial son concéntricos.
piezas rectangulares que fueron El funcionamiento del medidor de
introducidas como núcleo en una alabes concéntricos es similar al de
bobina. Una de las paletas está fija y la paletas, salvo la concentricidad de
otra puede girar libremente mediante los alabes. Estos tendrán una mayor
un dispositivo; además, a la paleta libre captación de campo magnético. Uno
se le coloca la aguja marcadora de la de ellos, el exterior, será fijo, y el del
magnitud proporcional a su centro, móvil y contará con la aguja
movimiento, lo que ocasiona la indicadora.
repulsión con la que está fija.
Figura 7: Galvanómetro de alabes
Figura 6: Galvanómetro de paleta radial concéntricos

8. 1.3 Tipos de Galvanómetros
Galvanómetro de émbolo. o Galvanómetros Térmicos
El otro tipo de émbolo móvil consiste en En el caso de los galvanómetros
un núcleo móvil de hierro que esta térmicos, lo que se pone de manifiesto
colocado, en su inicio, dentro de una es el alargamiento producido, al
bobina fija; en su extremo exterior se calentarse por el Efecto Joule al paso
coloca la aguja indicadora. Cuando por de la corriente, un hilo muy fino
la bobina circula corriente se forma el arrollado a un cilindro solidario con la
campo magnético y atrae al émbolo, la aguja indicadora. Lógicamente el mayor
fuerza de atracción será proporcional a o menor alargamiento es proporcional a
la corriente que produce el campo la intensidad de la corriente.
El medidor que combina ambas formas
(electromagnéticas y la térmica), es el
“termopar”.
Figura 8: Galvanómetro de émbolo Figura 9: Medidor de termopar

9. 2. EL AMPERÍMETRO
2.1 Definición y Características:
• Llamamos amperímetro a cualquier aparato de
medida que esté destinado a medir la intensidad de
la corriente eléctrica.
• Su unidad de medida es el Amperio [A] y sus
Submúltiplos, el miliamperio y el micro-amperio, lo
que indica que es capaz de medir señales muy Figura 10: Amperímetro
débiles.
• Para efectuar la medida de la
intensidad de la corriente, se
conecta en serie con el receptor
de corriente y se intercala en el
conductor por el cual circula la
intensidad de corriente que se ha
de medir.
Figura 11: Conexión del amperímetro en serie
con el circuito

10. 2.2 Diseño de un Amperímetro DC a partir de un Galvanómetro
2.2.1 Principio de Divisor de Corriente:
El diseño de un amperímetro DC capaz de medir corrientes
dentro de un rango específico, se basa en la utilización de un
divisor de corriente, como el mostrado en la Figura 12.
En el nodo A la corriente i se divide en dos: i1 e i2.
Por ley de Kirchhoff se tiene que cumplir:
i = i1 +i2
además
VAB = i1R1 = i2R2
De las dos ecuaciones anteriores podemos
deducir las siguientes relaciones:
R2 R1
i1 i i2 i Figura 12: Divisor de corriente
R1 R 2 R1 R 2
Ecuaciones que representan el principio de
divisor de corriente.

11. 2.2 Diseño de un Amperímetro DC a partir de un Galvanómetro
2.2.2 Construcción de un Amperímetro DC a partir de un
galvanómetro bajo el principio de Divisor de Corriente:
Supongamos que disponemos de un
galvanómetro cuya corriente máxima es Im y
cuya resistencia interna es Ri, y queremos
construir con él, un amperímetro capaz de
medir una corriente I, donde I>Im. Si
colocamos el galvanómetro en una de las
ramas de un divisor de corriente, obtenemos
la configuración mostrada en la Figura 13.
Donde:
R1
Im I
R1 Ri
Figura 13: Galvanómetro en divisor de
Por lo tanto
corriente: Amperímetro
Ri Im
R1
I Im

12. 2.2 Diseño de un Amperímetro DC a partir de un Galvanómetro
2.2.3 Derivación de baja resistencia Shunt
Para diseñar un amperímetro capaz de medir
corrientes entre 0 e I [A], a partir de un
galvanómetro cuya corriente máxima es Im y cuya
resistencia interna es Ri, conectamos en paralelo
con dicho dispositivo una resistencia de valor
Figura 14: Conexión del R1, denominada “shunt” (Rs).
resistor Shunt (Rs)
Entonces si hay que medir intensidades mayores, se acopla una derivación
de baja resistencia (Rs), lo más pequeña posible, a fin de que no produzca
una caída de tensión apreciable, el “shunt” permite que sólo atraviese la
bobina móvil del instrumento, aquella corriente que el mismo puede tolerar.
Un “shunt” está conformado por una resistencia de precisión de valor
óhmico menor que el presentado por la bobina móvil del instrumento,
permitiendo, de esta forma, que la otra porción de corriente no tolerada,
pase a través de el.
Las características del shunt dependen del rango de medida que se
necesite y que viene determinado en la escala del amperímetro, por lo
tanto, para cambiar la escala de medida de un instrumento, bastaría
cambiar el shunt ya que la bobina sería la misma..

13. 2.3 Elementos Básicos y Funcionamiento
• En la figura 15 se muestra el esquema del amperímetro, que se ha
construido a partir de un galvanómetro por tanto consta de los
mismos elementos básicos expuestos anteriormente, pero en este
caso, hay una robusta resistencia eléctrica de muy bajo valor
conectada en paralelo con el galvanómetro.
• Su funcionamiento está basado en uno de
los principios fundamentales del
electromagnetismo que en su forma más
simple nos indica que cualquier corriente
eléctrica que pasa por un hilo conductor
produce un campo magnético alrededor del
mismo (similar al campo magnético de un
imán),cuya fuerza depende de la intensidad
de la corriente que circule. Figura 15: Esquema del amperímetro
• Pueden disponerse diferentes resistencias y un robusto permutador
para medir corriente en diferentes rangos, por esto un
microamperímetro está calibrado en millonésimas de amperio y un
miliamperímetro en milésimas de amperio.

14. 2.4 Tipos de Amperímetros
De acuerdo al criterio del tipo de corriente que se va a medir tenemos los
siguientes tipos de amperímetros:
 Amperímetro de bobina móvil para corriente continua.
 Amperímetro electromagnético para corriente alterna.
 Amperímetro de hierro móvil para corrientes directa y alterna.
 Pinzas amperométricas.
Amperímetro de bobina móvil
Presentan una bobina móvil que está fabricada con
un hilo muy fino (aproximadamente 0,05 mm de
diámetro) y cuyas espiras, por donde va a pasar la
corriente a medir, tienen un tamaño muy reducido.
Por todo esto, se dice que la intensidad de
corriente, que va a poder medir este tipo de
amperímetro, va a estar limitada por sus
características físicas, por ello la escala de medida
Figura 16: Amperímetros de bobina
que se usa es miliamperios. Se usa solamente con móvil
corriente continua, ya que la corriente alterna haría
mover la bobina rápidamente en ambos sentidos.

15. 2.4 Tipos de Amperímetros
Amperímetro Electromagnético Amperímetro de hierro móvil
Están constituidos por una bobina que En este caso, la bobina es fija y no hay
tiene pocas espiras pero de gran sección. imán fijo que cause su giro. En su lugar,
se fija un trozo de hierro a la bobina y otro
La potencia que requieren estos aparatos
unido a una aguja móvil sobre un pivote.
para producir una desviación máxima es
Cuando circula corriente por la bobina,
de unos 2 W. Para que pueda absorberse ambos trozos de hierro se transforman en
esta potencia es necesario que sobre los imanes por el efecto magnético de la
extremos de la bobina haya una caída de corriente, mutuamente se repelen, sin
tensión suficiente, cuyo valor va a importar el sentido de dicha corriente.
depender del alcance que tenga el Al no importar el sentido de la corriente
amperímetro. El rango de valores que que circula, puede usarse para corriente
abarca este tipo de amperímetros va continua y corriente alterna
desde los 0,5 A a los 300 A. Aquí no indistintamente.
podemos usar resistencias en derivación
ya que producirían un calentamiento que
conllevaría errores en la medida. Se puede
medir con ellos tanto la corriente continua
como la alterna. Siendo solo válidas las
medidas de corriente alterna para
frecuencias inferiores a 500 Hz.
Figura 17: Amperímetro de hierro móvil

16. 2.4 Tipos de Amperímetros
Pinzas Amperómetricas
Es un tipo especial de amperímetro que permite obviar el inconveniente de
tener que abrir el circuito en el que se quiere medir la corriente para colocar
un amperímetro clásico.
El funcionamiento de la pinza se basa en la medida indirecta de la corriente
circulante por un conductor a partir del campo magnético o de los campos
que dicha circulación de corriente genera. Recibe el nombre de pinza porque
consta de un sensor, en forma de pinza, que se abre y abraza el cable cuya
corriente queremos medir.
Este método evita abrir el circuito para
efectuar la medida, así como las caídas de
tensión que podría producir un instrumento
clásico. Por otra parte, es sumamente
seguro para el operario que realiza la
medición, por cuanto no es necesario un
contacto eléctrico con el circuito bajo
medida ya que, en el caso de cables
aislados, ni siquiera es necesario levantar Figura 18: Pinzas amperométricas
el aislante.