Amperometro
Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
L'amperometro è uno strumento per la misura dell'intensità di corrente elettrica, la cui unità di misura è l'ampere.
Come per altri strumenti, i parametri fondamentali di un amperometro sono la precisione, l'accuratezza, la sensibilità ed il fondo scala. Di un amperometro occorre conoscere anche il tipo di corrente misurata: continua o alternata e in questo caso se solamente sinusoidale o anche forme d'onda diverse.
Indice |
[modifica] Ideale
L'amperometro ideale è un bipolo resistivo la cui resistenza è nulla e che misura la corrente che passa in un ramo di un circuito. Essendo a resistenza nulla la sua inserzione in serie a qualsiasi componente equivale alla inserzione di un circuito chiuso e non altera in alcun modo il funzionamento del circuito. Malgrado ovviamente non esistano amperometri ideali in realtà, ha un notevole importanza teorica e nella simulazione dei circuiti. (I primi simulatori circuitali basati sul metodo della analisi nodale modificata (MNA) richiedevano infatti l'esplicita inserzione di un amperometro ideale se si desiderava conoscere il valore di corrente in un ramo del circuito.
[modifica] A bobina mobile
Il primo tipo di amperometro è stato il galvanometro di D'Arsonval. Consiste in una bobina di filo conduttore immersa in un campo magnetico prodotto da un magnete. Quando una corrente scorre nel filo, si induce un campo magnetico che provoca la deflessione della bobina, la quale muove una lancetta indicatrice su una scala graduata. La rotazione della bobina è contrastata da una molla, in modo che la deflessione risulti direttamente proporzionale al valore della corrente.
La resistenza del filo deve essere minima, per perturbare il meno possibile il circuito nel quale lo strumento viene inserito. Se l'intensità della corrente supera un limite, la seppur minima resistenza presente provoca il riscaldamento del filo fino alla sua distruzione. Non è possibile aumentare arbitrariamente la dimensione del filo poiché la misura sarebbe falsata dall'inerzia della massa della bobina, dagli attriti e dalla maggiore rigidità dei fili che connettono la parte mobile al resto dello strumento.
Per misurare correnti elevate si colloca in parallelo allo strumento una resistenza, chiamata shunt, che lascia passare la maggior parte della corrente totale, che scavalca così lo strumento di misura. Per semplicità si pone in parallelo allo shunt un amperometro con resistenza elevata rispetto a quella dello shunt, in pratica un voltmetro. In questo modo la corrente transitante per lo strumento è trascurabile, è la corrente può essere determinata per mezzo della legge di Ohm dal valore di tensione presente ai capi dello shunt (solitamente nell'ordine di qualche decina di millivolt), la cui resistenza è nota con precisione.
[modifica] A ferro mobile
Questi amperometri sono costituiti da un pezzo di ferro o un magnete attirato da un elettromagnete in cui circola la corrente da misurare. Il pezzo metallico è trattenuto da una molla, in modo che il suo spostamento, riportato da una lancetta indicatrice, sia proporzionale al valore misurato. In questo caso il filo può essere molto spesso e consentire la misura diretta di correnti elevate.
Questi strumenti sono usati soprattutto negli indicatori da pannello.
[modifica] A filo riscaldato
Un filo conduttore viene riscaldato per effetto Joule dalla corrente misurata. La dilatazione termica ne provoca l'allungamento, che viene riportato da un indicatore su una scala graduata.
Questo strumento ha il vantaggio di mostrare direttamente il valore efficace (RMS) della corrente, ma per contro la misura è molto dipendente dalla temperatura ambiente.
[modifica] Digitali
Sono costituiti da un voltmetro digitale che visualizza la tensione misurata ai capi di una resistenza di precisione (shunt) attraversata dalla corrente in esame. Un microprocessore può eseguire calcoli sul segnale campionato per determinare il vero valore efficace (True RMS) della corrente, così come il valore di picco o altri parametri.
[modifica] Pinza amperometrica
Si tratta di strumenti portatili che misurano il campo magnetico indotto dal passaggio della corrente in un cavo conduttore. Hanno in genere la forma di pinze, o anelli apribili, al cui interno viene collocato il filo in esame senza necessità di interrompere il circuito. Le pinze sono realizzate in materiale ferromagnetico e costituiscono un circuito magnetico che concentra il flusso magnetico. All'interno del dispositivo una bobina avvolta sul circuito magnetico genera ai suoi capi una tensione che può essere misurata da uno strumento integrato. In pratica il sistema costituisce un trasformatore di corrente, e per questo può misurare solamente una corrente alternata.
Esistono anche esecuzioni fisse da pannello, dove un trasformatore di corrente è fissato sul cavo e lo strumento indicatore è fissato sul pannello frontale del quadro elettrico.
Apparecchi più sofisticati in grado di misurare anche la corrente continua si basano su un sensore ad effetto Hall che misura esattamente l'intensità del campo magnetico.
