VERIFICA SPERIMENTALE DELLA VARIAZIONE DI PORTATA DI UN MICRO O MILLI-AMPEROMETRO

Come si fa a misurare correnti maggiori di 1 µA o 1 mA se lo strumento ha solo una di queste  portate?

Sulle prese laterali di questo strumento della Leybold si dispone di una portata di 1 mA = 0.001 A con una resistenza interna dello strumento  R_a  = 100 Ω. 

Ma se si utilizzano le prese superiori lo stesso strumento può misurare anche correnti che vanno da 30 mA a 6 A, quindi correnti il cui valore massimo è di ben 6000 volte maggiore di 1 mA.

Utilizzando solo la portata di 1 mA ed (R_a =100 Ω)  vogliamo  misurare alcune di queste correnti superiori. Come fare?

Un'analogia, apparentemente strana, potrà aiutarci  a  capire  cosa fare.

L'attraversamento del centro di una città non sopporta una ... corrente di traffico automobilistico di intensità superiore a certi valori, oltre la quale il centro .. scoppia !

Se in parallelo al nostro strumento mettiamo una resistenza da 100 Ω, quindi di valore uguale alla sua resistenza interna), e l'indice va in fondo scala,  per cui la corrente che lo attraversa è ancora 1 mA, e la corrente totale i_(tot) = 2 mA.

La resistenza Rs fa le veci di una strada tangenziale parallela a quella del centro  per deviare una parte del traffico.

Se in parallelo al nostro strumento  mettiamo  una resistenza da  50 Ω, quindi se R_s =   R_a / 2 e l'indice del milliamperometro è portato a fondo scala, per cui la corrente che l'attraversa è ancora 1 (mA), è chiaro che nella resistenza R_s vanno 2 mA ed i_(tot) = 3 mA.

Quindi se si conosce la resistenza interna R_a dello strumento,  in base al valore della resistenza   R_s (detta 'shunt'), che gli si collega in parallelo, potremo affermare  che  la  corrente totale  che  circola effettivamente nel circuito è doppia, o tripla, ecc. di quella misurata dallo strumento.

E' come se avessimo raddoppiato, o triplicato, ecc. la sua portata.

Dopo questa premessa si può passare all'esercitazione di laboratorio.

Per l'esercitazione occorrono un alimentatore, un reostato, un milliamperometro  di  lavoro (A), un  milliamperometro campione di buona precisione (Ac), 1 cassetta di resistenze campioni (Rs).

Supponiamo che la portata di  A  sia 1 mA  e  che  la sua  resistenza interna R_a  sia di 100 Ω.

Sappiamo  già che due resistenze in  parallelo, come lo sono R_a , resistenza interna del mA di lavoro ed R_s , hanno la stessa d.d.p. ai capi, per cui risulta : i_{a *} R_a = i_{s *} R_s .

Se la corrente che attraversa il mA di lavoro vale : i_a=1 mA, e scegliamo  R_s=R_a / 9,  risulterà :

i_s =9_*R_a .

L 'amperometro campione A_c confermerà che  è attraversato  da una corrente

1 mA + 9 mA = 10 mA

In queste condizioni si dice che con una resistenza shunt   Rs = R_a / 9  si realizza un POTERE MOLTIPLICATORE uguale a 10.

Analogamente, per realizzare un potere moltiplicatore pari a 100, basterà usare un valore :  R_s = R_a/ 99 e per un potere moltiplicatore 1000 il valore  R_s = R_a / 999.

Il potere moltiplicatore ' m ' è uguale quindi al rapporto fra la nuova portata e la vecchia :

m = i_(tot) / i_a

ed è facile capire che : R_s = R_a / ( m - 1). In cui  Ra è la resistenza interna dell'amperometro di lavoro.

Ed ecco per finire, un Test  :

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