Galvanómetro

TRABAJO DE

INVESTIGACION

EL GALVANÓMETRO.

INTRODUCCIÓN.

Un galvanómetro es un instrumento que se usa para detectar y medir la corriente eléctrica. Se trata de un transductor analógico electromecánico que produce una deformación de rotación en una aguja o puntero en respuesta a la corriente eléctrica que fluye a través de su bobina. Este término t érmino se ha ampliado para incluir los usos del mismo dispositivo en equipos de grabación,  posicionam  posicionamiento iento y servomeca servomecanismo nismo..

Además conoceremos el origen de este instrumento en relación a su  principio de funcionamiento a lo largo del tiempo donde su historia lo define en sus diferentes partes componentes que culminan con las correspondientes mediciones eléctricas. A través de imágenes, formulas, etc; nos adentraremos en respuesta a su significado, para entender la incidencia de la corriente eléctrica en suma de los principios de inducción electromagnéticos, que se necesitan para concretar en una lectura que se ven reflejados en los parámetros de una medida. Por lo tanto, este instrumento a partir del recorrido de una corriente eléctrica puede interpretar según su escala una medida que nos confiara una cierta precaución al conocer el valor de dicho  parámetro para darle la utilización correspondiente.

INDICE

1.

Historia.

2.

Tipos de Galvanómetros.

3.

Partes componentes.

4.

Galvanómetro de D”arsonval.

UN POCO DE HISTORIA La desviación de las agujas de una brújula magnética mediante la corriente en un alambre fue descrita por primera vez por Hans Oersted en 1820. Los primeros galvanómetros fueron descritos por  Johann Schweigger en la Universidad de Halle el 16 de septiembre de ese año. El físico francés, André-Marie Ampere también contribuyó a su desarrollo. Los primeros diseños aumentaron el efecto del campo magnético debido a la corriente mediante el uso

de múltiples vueltas de alambre; estos instrumentos fueron denominados "multiplicadores" debido a esta característica de diseño común. El término "galvanómetro", de uso común desde 1836, se deriva del apellido del investigador italiano, Luigi Galvani, quien descubrió que la corriente eléctrica podía hacer  mover la pata de una rana. Originalmente, los galvanómetros se basaron en el campo magnético terrestre para proporcionar la fuerza para restablecer la aguja de la brújula; estos se denominaron galvanómetros "tangentes" y debían ser orientados, según el campo magnético terrestre, antes de su uso. Más tarde, los instrumentos del tipo "estático" usaron imanes en oposición, lo que los hizo independientes del campo magnético de la Tierra y podían funcionar en cualquier orientación. La forma más sensible, el galvanómetro de Thompson o de espejo, fue inventado por William Thompson (Lord Kelvin). En lugar de tener una aguja, utilizaba diminutos imanes unidos a un pequeño espejo ligero, suspendido  por un hilo. Se basaba en la desviación de un haz de luz muy magnificado debido, a corrientes pequeñas. Alternativamente, la deflexión de los imanes suspendidos se podía observar  directamente a través de un microscopio.

La capacidad de medir cuantitativamente el voltaje y la corriente en los galvanómetros permitió al físico Georg Ohm formular la Ley de Ohm, que establece que el voltaje a través de un conductor es directamente proporcional a la corriente que pasa a través de él. El primer galvanómetro de imán móvil tenía la desventaja de ser  afectado por cualquier imán u objeto de hierro colocado en su cercanía, y la desviación de su aguja no era proporcionalmente lineal a la corriente. En 1882, Jacques-Arsène d'Arsonval desarrolló un dispositivo con un imán estático permanente y una  bobina de alambre en movimiento, suspendida por resortes en espiral. El campo magnético concentrado y la delicada suspensión

hacían de éste un instrumento sensible que podía ser montado en cualquier posición. En 1888, Edward Weston desarrolló una forma comercial de este instrumento, que se convirtió en un componente estándar en los equipos eléctricos. Este diseño es casi universalmente utilizado en medidores de veleta móvil actualmente.

ALGUNOS TIPOS DE GALVANOMETROS

GALVANOMETROS DE COMIENZO SIGLO XX Según el mecanismo interno, los galvanómetros pueden ser de imán móvil o de cuadro móvil.

IMAN MOVIL En un galvanómetro de imán móvil la aguja indicadora está asociada a un imán que se encuentra situado en el interior de una  bobina por la que circula la corriente que tratamos de medir y que crea un campo magnético que, dependiendo del sentido de la misma, produce una atracción o repulsión del imán proporcional a la intensidad de dicha corriente.

CUADRO MOVIL En el galvanómetro de cuadro móvil ó bobina móvil, el efecto es similar, difiriendo únicamente en que en este caso la aguja indicadora está asociada a una pequeña bobina, por la que circula la corriente a medir y que se encuentra en el seno del campo magnético producido por un imán fijo.

En el diagrama de la derecha está representado un galvanómetro de cuadro móvil en el que, en rojo, se aprecia la bobina o cuadro móvil y en verde el resorte que hace que la aguja indicadora vuelva a la posición de reposo una vez que cesa el paso de corriente. En el caso de los galvanómetros térmicos, lo que se pone de manifiesto es el alargamiento producido al calentarse, por el Efecto Joule, al paso de la corriente, un hilo muy fino arrollado a un cilindro solidario con la aguja indicadora. Lógicamente el mayor o menor alargamiento es proporcional a la intensidad de la corriente. También existen galvanómetros que a su entrada tienen un termopar y también funcionan bajo efecto joule.

Galvanómetro de cuadro móvil

EL GALVANOMETRO DE D'ARSONVAL En la industria existen actualmente variados tipos de instrumentos de aguja que son capaces de medir los parámetros más variados tal como corriente, voltaje, temperatura, presión, etc. Desde el punto de vista puramente externo (lo que podemos observar si nos acercamos a un panel donde están dichos instrumentos de medición) todos ellos presentan ciertas características en común: constan de una escala graduada en las unidades correspondientes y de una aguja indicadora mediante la cual podemos realizar la lectura de la variable en un momento dado. Panel de medición

Desde el punto de vista del funcionamiento, todos estos instrumentos se basan en la utilización de un mismo dispositivo: el galvanómetro de 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. 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 siguiente figura podemos observar la ubicación de estos elementos. La bobina móvil se encuentra en el campo magnético fijo producido por el imán permanente.

Galvanómetro de D’Arsonval

En términos generales podemos explicar el funcionamiento del galvanómetro de la siguiente forma: Al circular la corriente I a través de la bobina, se produce un campo magnético que interacciona con el producido por el imán  permanente, originando una fuerza F, la cual da lugar a un torque que hace girar la bobina en un sentido determinado. El movimiento de la bobina está compensado por el resorte. La constante de dicho resorte determina el ángulo girado de la bobina para una corriente dada. Una vez definidas la magnitud del campo magnético B, la constante del resorte y la disposición más adecuada de los elementos, el ángulo que gira la bobina móvil (y por lo tanto la aguja indicadora) es proporcional ala corriente I que circula por el galvanómetro. Vamos a analizar ahora el funcionamiento del galvanómetro más detalladamente. Supongamos que la bobina consta de una sola espira, a través de la cual está circulando una corriente I, como se indica en la Figura 3.

Operación

El uso más familiar está como análogo instrumento que mide, a menudo llamado a metro. Se utiliza para medir corriente directa (flujo de cargas eléctricas) a través de un circuito eléctrico. La forma de D'Arsonval/Weston usada hoy se construye con una  bobina que gira pequeña del alambre en el campo de una  permanente imán. La bobina se une a un indicador fino que atraviese una escala calibrada. Un minúsculo resorte de torsión tira de la bobina y del indicador a la posición cero. Cuando una corriente directa (C.C.) atraviesa la bobina, la bobina genera a campo magnético. Este campo actúa contra el imán  permanente. La bobina tuerce, empujando contra el resorte, y mueve el indicador. La mano señala en una escala que indica la corriente eléctrica. El diseño cuidadoso de los pedazos del poste se asegura de que el campo magnético sea uniforme, de modo que la desviación angular del indicador sea proporcional a la corriente. Un metro útil contiene generalmente la disposición para el humedecer  resonancia mecánica de la bobina y del indicador móviles, de modo que el indicador coloque rápidamente a su posición sin la oscilación. El básico sensibilidad de un metro pudieron estar, por ejemplo, 100 microamperios a gama completa (con una caída de voltaje de, por  ejemplo, 50 milivoltios en la corriente completa). Tales metros están calibrados a menudo para leer una cierta otra cantidad que se  pueda convertir a una corriente de esa magnitud. El uso de divisores actuales, llamado a menudo desviaciones,  permite que un metro sea calibrado para medir corrientes más grandes. Un metro se puede calibrar como C.C. voltímetro si la resistencia de la bobina es sabida calculando el voltaje requerido  para generar una corriente a gama completa. Un metro se puede configurar para leer otros voltajes poniéndolo en un circuito del divisor del voltaje. Esto es hecha generalmente colocando a resistor  en serie con la bobina del metro. Un metro se puede utilizar para leer resistencia colocándolo en serie con un voltaje sabido (una  batería) y un resistor ajustable. En un paso preparatorio, el circuito se termina y el resistor se ajusta para producir la desviación a gama

completa. Cuando un resistor desconocido se coloca en serie en el circuito que será la corriente menos que a gama completa y una escala apropiadamente calibrada puede exhibir el valor del resistor  anterior-desconocido. Porque el indicador del metro es generalmente una distancia  pequeña sobre la escala del metro, paralaje el error puede ocurrir  cuando el operador procura leer la línea de la escala que “alinea” con el indicador. Para contradecir esto, algunos metros incluyen un espejo a lo largo de las marcas de la escala principal. La exactitud de la lectura de una escala reflejada es mejorada colocando su cabeza mientras que lee la escala para alinear el indicador y la reflexión del indicador; a este punto, el ojo del operador debe estar  directamente sobre el indicador y cualquiera paralaje se ha reducido al mínimo el error.

Tipos

Equipo que mide extremadamente sensible usado una vez galvanómetros del espejo eso substituyó un espejo para el indicador. Un haz de luz reflejó del espejo actuaba como indicador  largo, sin masa. Tales instrumentos fueron utilizados como receptores para los sistemas transatlánticos tempranos del telégrafo,  por ejemplo. El haz de luz móvil se podía también utilizar para hacer un expediente en una película fotográfica móvil, produciendo un gráfico de la corriente contra tiempo, en un dispositivo llamado oscilógrafo. Los mecanismos del galvanómetro se utilizan para colocar las  plumas de los registradores de carta análogos tales como utilizado  para hacer electrocardiograma. Los registradores de cinta de registro con las plumas conducidas galvanómetro pudieron tener  una respuesta de frecuencia a gama completa de 100 desviaciones del hertzio y de varios centímetros. En algunos casos (el clásico  polígrafo de películas o electroencephalograph), el galvanómetro es

 bastante fuerte mover la pluma mientras que permanece en contacto con el papel; el mecanismo de la escritura puede ser una extremidad calentada en la escritura de la aguja en el papel sensible al calor o líquido-alimentó la pluma. En otros casos (los registradores de Rustrak), la aguja se presiona solamente intermitentemente contra el medio de la escritura; en ese momento, se hace una impresión y entonces la presión se quita, permitiendo que la aguja se mueva a una nueva posición y a las repeticiones del ciclo. En este caso, el galvanómetro no necesita ser especialmente fuerte.

Galvanómetro de la tangente

Un galvanómetro de la tangente es un temprano instrumento que mide utilizado para la medida de corriente eléctrica. Trabaja usando a compás needle para comparar un campo magnético generado por la corriente desconocida al campo magnético de la tierra. Consigue su nombre de su principio de funcionamiento, la ley de la tangente del magnetismo, que indica que la tangente del ángulo las marcas de una aguja del compás es proporcional al cociente de las fuerzas de los dos campos magnéticos  perpendiculares. Primero fue descrito cerca Claude Servais Mathias Pouillet en 1837. Un galvanómetro de la tangente consiste en una bobina circular del alambre de cobre aislado herido en un marco no magnético circular. El alambre conectado con el galvanómetro de la tangente tiene que ser herido, si no el campo debido al alambre afectará la desviación y una lectura incorrecta será obtenida. El marco se monta verticalmente en una base horizontal proporcionada la nivelación de los tornillos en la base. La bobina se puede rotar en un eje vertical que pasa a través de su centro. Una caja del compás se monta horizontalmente en el centro de una escala circular. La caja del compás es circular en forma. Consiste en una aguja magnética minúscula, de gran alcance girada en el centro de la

 bobina. La aguja magnética está libre rotar en el plano horizontal. La escala circular se divide en cuatro cuadrantes. Cada cuadrante es graduado de 0° a 90°. Un indicador fino largo del aluminio se une a la aguja en su centro y al angulo recto de él. Para evitar los errores debido a la paralaje un espejo plano se monta debajo de la aguja del compás.[2]

Teoría

Cuando la corriente se pasa a través del galvanómetro a de la tangente campo magnético se crea en sus esquinas dadas cerca donde  I  es la corriente en amperio, n es el número de las vueltas de la bobina y r  es el radio de la bobina. Si el TG se fija tales que el plano de la bobina está a lo largo del meridiano magnético es decir,  B es perpendicular a  B ( B es el componente horizontal de la tierra campo magnético), la aguja se reclina a lo largo del resultado. De ley de la tangente,  B =  B tanθ, es decir.  H 

 H 

 H 

o o  I  =  K tanθ, donde K se llama el factor de la reducción del galvanómetro de la tangente. El valor de θ se toma en 45 grados para la exactitud máxima.

Medida en el terreno geomagnética

Un galvanómetro de la tangente se puede también utilizar para medir la magnitud del componente horizontal del campo geomagnético. Cuando está utilizada en esta manera, una fuente de energía de baja tensión, tal como una batería, está conectada en serie con a reóstato, el galvanómetro, y amperímetro. El galvanómetro primero se alinea de modo que la bobina sea paralela al campo geomagnético, que dirección es indicada por el compás cuando no hay corriente a través de las bobinas. La batería entonces está conectada y se ajusta el reóstato hasta que la aguja del compás desvía 45 grados del campo geomagnético, indicando que la magnitud del campo magnético en el centro de la bobina es igual que la del componente horizontal del campo geomagnético. Esta fuerza del campo se puede calcular de la corriente según lo medido por el amperímetro, el número de las vueltas de la bobina, y el radio de las bobinas.

Aplicaciones Un uso temprano del comandante para los galvanómetros estaba  para encontrar averías en cables de las telecomunicaciones. Fueron reemplazados tarde en el vigésimo siglo cerca reflectómetros del tiempo-dominio. Desde los años 80, el galvanómetro-tipo movimientos análogos del metro se puede desplazar cerca convertidores a digitales análogos (ADCs) para algunas aplicaciones. Un metro digital del panel (DPM) contiene convertidor a digital análogo y exhibición numérica. Las ventajas de un instrumento digital son una precisión más alta y exactitud, pero los factores tales como consumo o coste de energía pueden calmar el uso del favor de los movimientos análogos del metro. La mayoría de las nuevas aplicaciones para el mecanismo del galvanómetro están en sistemas de la colocación y de control. Los sistemas del galvanómetro del espejo se utilizan como viga que coloca elementos en sistemas ópticos del laser. Éstos son mecanismos del galvanómetro de la energía típicamente alta usados

con el lazo cerrado servo sistemas de control. Pueden tener  respuestas en frecuencia sobre 1 kilociclo. Un galvanómetro apareció en episodio del drama médico de la televisión Casa a la función como electrocardiograma para un  paciente que las quemaduras severas y extensas previnieron el uso de los electrodos normales.

CONCLUSIONES

Gracias a este trabajo podemos aprender más sobre la electricidad y los galvanómetros que cuyas características se encuentran en instrumentos como son los voltímetros, el amperímetro y la resistencia. Visualizamos ciertas formulas y leyes en las que tengamos que vaciar los datos de medición para obtener resultados confiables y  por consiguiente un optimo trabajo. Además aprendimos el uso de los instrumentos que nos servirán  para corregir, rectificar y mantener circuitos eléctricos.