Il voltmetro è lo strumento per misure elettriche che determina la tensione, la forza elettromotrice o la tensione tra due punti di un circuito. I più comuni sono i voltmetri digitali e analogici.
La tensione o tensione tra due punti è il lavoro per unità di carica necessaria per avviare la corrente elettrica, che è un flusso ordinato di particelle caricate elettricamente.
Di solito in un conduttore di rame o di un altro metallo, questo flusso di particelle è costituito da elettroni liberi che si muovono attraverso il materiale..
L'unità più comune per misurare la tensione su un voltmetro è il volt, abbreviato V, ma a seconda del dispositivo e del suo utilizzo, le scale possono misurare in sottomultipli di volt, come millivolt (mV) o microvolt (μV).).
I voltmetri sono spesso integrati in un dispositivo chiamato multimetro o tester, che misura anche la corrente e la resistenza elettrica. Alcuni modelli più sofisticati misurano anche capacità, induttanza, frequenza e temperatura, nonché tensioni e correnti alternate..
Sono strumenti molto utili nella verifica dei valori delle grandezze elettriche.
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Un voltmetro ha:
-Due biglietti per posizionare i puntali, uno per il terminale positivo e uno per il terminale negativo. Si distinguono per i colori: il filo rosso va al terminale positivo (+) e il filo nero al terminale negativo (COM). Quando si misura nel circuito, è necessario garantire la corretta polarità.
-Una o più scale per misurare le tensioni, a seconda del modello. Quando ce ne sono più di uno, il dispositivo dispone di una manopola per selezionare la scala desiderata.
-Schermo digitale, nel caso di modelli digitali come quello in figura 1 a destra, che mostra direttamente la lettura.
-Ago indicatore, se il dispositivo è analogico, segnare la lettura.
-Elevata resistenza interna, in modo da non deviare una grande quantità di corrente al dispositivo quando è collegato tra i punti da misurare. In questo modo il misuratore non provoca variazioni sensibili nei valori del circuito..
Il voltmetro viene utilizzato ponendo i puntali di misura in parallelo con l'elemento da misurare, che può essere una resistenza elettrica, magari una lampadina, ad esempio..
Ogni estremità del cavo deve essere collegata ai punti tra i quali si desidera conoscere la tensione e poiché la resistenza del contatore è grande, non viene deviata troppa corrente dal circuito.
Non è necessario interrompere il circuito per misurare, come nel caso della misurazione della corrente.
Ma è necessario mettere i cavi con la polarità indicata, come descritto in precedenza. Per questo, il terminale rosso è posizionato verso il terminale positivo della sorgente, altrimenti il display del voltmetro digitale mostrerà un segno negativo.
È importante selezionare il tipo di tensione da misurare, per i modelli che consentono misure di tensione continua e alternata. Questo è indicato sulla manopola centrale, che consente di scegliere la posizione appropriata..
Quando si misurano celle e batterie, viene scelta la tensione continua, generalmente indicata da una V con due linee sopra, una continua e l'altra segmentata..
Ma se una spina domestica deve essere testata, viene scelta la posizione della tensione alternata, indicata da una V con un'onda sopra di essa. Collegandolo direttamente alla presa alternativa ci darà il valore di tensione effettivo, quale è la tensione massima (110 o 220 V a seconda della posizione) divisa per √2.
Possiamo anche trovare segnali combinati che hanno componenti alternate e dirette..
Se il voltmetro è posizionato per misurare la tensione continua, non terrà conto della componente alternata, mentre quando lo si pone nella posizione della corrente alternata, avviene il contrario.
I voltmetri di tipo elettromeccanico, come un multimetro analogico, si basano sul galvanometro, un dispositivo sensibile alle piccole correnti.
Esistono diversi tipi di galvanometro, ma il più utilizzato è quello D'Arsonval. Al suo interno è presente un magnete permanente all'interno di una bobina mobile a spire rettangolari, che ruota contro una molla dotata di spillo indicatore, grazie alla coppia che compare quando la corrente la raggiunge..
Maggiore è la corrente, maggiore è la rotazione della bobina, così come l'ago dell'indicatore, che può essere misurato sulla scala dello strumento. La corrente misurata è proporzionale alla tensione presente nell'elemento da misurare.
Il galvanometro rileva correnti molto piccole, quindi la deflessione a fondo scala è proporzionalmente piccola; questo è noto come sensibilità del dispositivo. Ma la gamma di misurazione può essere estesa per aggiungere versatilità al voltmetro..
Ciò si ottiene mettendo un resistore moltiplicatore in serie al galvanometro, che, ovviamente, ha una propria resistenza interna, anch'essa piccola. Ciò riduce la corrente attraverso il misuratore ed estende la gamma di misurazione a tensioni più elevate..
La misura delle tensioni è molto semplice, poiché lo strumento è posto in parallelo all'elemento da misurare. Si deve prestare attenzione a non misurare tensioni oltre il massimo consentito dal progetto dell'apparato..
Allo stesso modo, misurare con la polarità sbagliata su un voltmetro analogico costringe l'ago a spostarsi nella direzione opposta, danneggiando lo strumento..
Il voltmetro viene utilizzato in molte situazioni quotidiane, nei laboratori e nelle officine per verificare l'alimentazione e il corretto funzionamento degli innumerevoli dispositivi che funzionano con l'elettricità:
-L'impianto elettrico dell'auto.
-Apparecchiature mediche, elettrodomestici e piccoli dispositivi come i telefoni cellulari.
-Quando si controlla una fonte di tensione, come quella che alimenta il computer.
I voltmetri più utilizzati sono, come accennato prima, i modelli analogico e digitale.
Sono elettromeccanici e si basano sul galvanometro, come descritto sopra. Sono dotati di diverse scale graduate, sulle quali la lettura misurata è indicata con un ago..
Sono molto comodi, poiché la lettura si osserva direttamente sullo schermo dello strumento. Invece di un galvanometro, nel voltmetro digitale ci sono circuiti elettronici che analizzano e amplificano convenientemente i segnali ricevuti.
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