Un voltmetro è uno strumento elettronico utilizzato per misurare la differenza di potenziale o tensione tra due punti in un circuito elettrico o elettronico. L'unità di differenza di potenziale si misura in volt (V).
Un voltmetro analogico di base è costituito da un galvanometro sensibile (misuratore di corrente) in serie con un'elevata resistenza.
La resistenza interna del voltmetro dovrebbe essere alta; altrimenti assorbe una corrente significativa e interrompe il funzionamento del circuito durante il test.
I voltmetri analogici visualizzano le loro letture analogicamente (un ago che indica la frazione di tensione nel circuito) ei voltmetri digitali visualizzano le loro letture di tensione direttamente in forma numerica.
I pratici voltmetri da laboratorio hanno portate massime da 1000 a 3000 V. Da parte loro, nella maggior parte dei voltmetri commerciali hanno scale diverse, che sono aumentate di potenze di 10; ad esempio: 0-1 V, 0-10 V, 0-100 V e 0-1000 V.
I voltmetri che misurano differenze di potenziale elevate richiedono molti cavi e isolatori.
Nel campo dell'informatica, i voltmetri standard da laboratorio sono adatti perché le tensioni riscontrate sono moderate, normalmente comprese tra 1 V e 15 V.
I voltmetri analogici sono generalmente utilizzati per misurare tensioni da una frazione di volt a un paio di migliaia di volt.
Al contrario, i voltmetri digitali hanno una precisione maggiore e vengono utilizzati per misurazioni di tensione molto piccole in laboratori e dispositivi elettronici.
Storia
I principi fondamentali alla base dei voltmetri furono stabiliti dal fisico danese Hans Christian Oersted nell'anno 1820, quando scoprì che una corrente elettrica in un filo produceva un campo magnetico attorno ad esso.
Il primo amperometro, che è un voltmetro sensibile e non resistente, fu usato dal fisico André Ampère nell'anno 1820 per misurare la corrente.
Ma quasi tutti i tipi di voltmetri si basano su modelli in cui gli indicatori sono incorporati in bobine mobili.
Questo è stato sviluppato dal fisico francese Jacques-Arsene d'Arsonval nell'anno 1882. Da quel momento, la sua capacità di movimento è aumentata e alcuni modelli moderni possono misurare fino a 20.000 volt.
Funzionamento
Un voltmetro è un galvanometro che è stato modificato per misurare la differenza di potenziale tra due punti in un circuito o in una serie.
Un galvanometro è uno strumento creato da Jacques-Arsene d'Arsonval che consiste nel posizionare fili avvolti in un campo magnetico permanente che viene poi attaccato a una molla e un quadrante calibrato.
Galvanometro
Un galvanometro può anche essere modificato per diventare un amperometro, che viene utilizzato per misurare correnti più grandi.
Ma quando questo strumento viene utilizzato per misurare la tensione, il galvanometro trasformato in un voltmetro si collega in parallelo con l'area che sta misurando.
Poiché il voltmetro deve essere collegato a un circuito parallelo, deve essere costruito in un modo che abbia un'elevata resistenza.
In un circuito la corrente seguirà sempre il percorso di minor resistenza. Quando si misura la differenza di potenziale in qualsiasi parte di un circuito, è importante modificare quella parte il meno possibile durante le misurazioni.
Principio di un voltmetro
Il principio generale di un voltmetro è che deve essere collegato in parallelo con l'oggetto su cui si vuole misurare la tensione.
Il collegamento in parallelo viene utilizzato perché un voltmetro è costruito per avere un valore di resistenza elevato.
In questo modo, se quell'alta resistenza è collegata in serie, il flusso di corrente sarà quasi nullo; questo significa che il circuito è stato aperto.
Inoltre, nel circuito parallelo, la tensione è nota per essere la stessa, quindi la tensione tra il voltmetro e il carico è quasi la stessa.
In teoria, per un voltmetro ideale, la resistenza dovrebbe essere all'infinito in modo che la corrente assorbita sia zero; in questo modo non si ha alcuna perdita di potenza nello strumento.
Ma questo non è praticamente fattibile perché non puoi avere un materiale con una resistenza infinita.
Usi pratici
I voltmetri consentono di misurare in sicurezza la tensione o la differenza di potenziale elettrico tra due punti in un circuito e allo stesso tempo non modificano la tensione di quel circuito.
La capacità di misurare la tensione è fondamentale nella progettazione e nella gestione della tecnologia avanzata, ma ha anche altre applicazioni.
Ad esempio, vuoi accendere un ventilatore ma quando lo colleghi e lo accendi non succede nulla. Sebbene la ventola possa essere danneggiata, la presa a muro potrebbe non ricevere alimentazione.
Un voltmetro potrebbe essere utilizzato per misurare la tensione della spina; Se non è intorno a 120 V, la spina potrebbe essere difettosa.
Un altro utilizzo è determinare se una batteria è carica o scarica. Quando un'auto non si avvia, puoi misurare la tensione della batteria con un voltmetro per vedere se il problema è lì.
La tensione è utilizzata in molte applicazioni nella vita di tutti i giorni. Le linee di trasmissione di potenza trasportano energia a vari livelli di alta tensione, da centinaia a migliaia di volt che sono maggiori dei 120 V delle comuni prese a muro.
I dispositivi elettronici (come i computer) richiedono un controllo preciso della tensione ma funzionano solo a pochi volt e possono essere sensibili anche a piccole variazioni di tensione.
Esistono diversi tipi di voltmetri per queste varie applicazioni.
tipi
Secondo il principio di costruzione, esistono diversi tipi di voltmetri. Possono essere classificati principalmente in:
- Voltmetro di ferro (MI).
- Voltmetro tipo elettro-dinamometro.
- Voltmetro ad induzione.
- Voltmetro elettrostatico.
- Voltmetro digitale (DVM).
- Voltmetro a magneti permanenti (PMMC).
- Voltmetro raddrizzatore.
I voltmetri realizzati per misurare tensioni elevate e pericolose (come le linee di trasmissione) hanno un isolamento aggiuntivo tra i punti di test e l'utente per evitare che l'utente venga fulminato.
Altri voltmetri sono realizzati per misurare livelli di bassa tensione su piccoli oggetti, come i chip di computer, con immensa precisione.
I voltmetri utilizzati in questi casi possono essere molto piccoli e sono progettati per eliminare o minimizzare il rumore da potenziali differenze che esistono naturalmente nell'ambiente o provengono da dispositivi elettronici vicini.
Il voltmetro più comune è un dispositivo portatile con un display e due cavi elettronici. Questi fili sono collegati a due punti nel circuito e il livello di tensione è mostrato sullo schermo.
Riferimenti
- Cos'è un voltmetro? Recupero da study.com
- Definizione: voltmetro. Recuperato da whatis.techtarget.com
- Principio di funzionamento del voltmetro e tipi di voltmetro. Recupero da electric4u.com
- Voltmetro. Recuperato da schools.wikia.com
- Voltmetro. Estratto da ceilingpedia.com