Conexión del amperímetro y el voltímetro

Programas: KS3, cycle 4, Sek I

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Objetivo

Aprender a conectar un amperímetro en serie y un voltímetro en paralelo con un tramo del circuito.

El montaje

Una fuente de 6 V, un amperímetro, una resistencia de 100 Ω; un voltímetro está conectado en paralelo con la resistencia. Los medidores están en modo DC.

Procedimiento

1. Anote las lecturas del amperímetro y del voltímetro.
2. Arrastre un segundo amperímetro desde el panel Elementos y conéctelo con cables en paralelo con la resistencia.
3. Elimine el amperímetro sobrante y encienda la fuente con la tecla de encendido.
4. Conecte el voltímetro al circuito en serie: quite el cable entre el amperímetro y la resistencia y mueva los cables del voltímetro — el cable del «+» a la salida del amperímetro, el cable del «−» al borne izquierdo de la resistencia. Anote las lecturas de los dos medidores.

Resultado esperado

El amperímetro marca unos 59,6 mA, el voltímetro unos 5,96 V. Un amperímetro conectado en paralelo casi no tiene resistencia y cortocircuita la resistencia: en el circuito solo quedan la resistencia interna de la fuente y los dos amperímetros. La corriente supera los 7 A, la protección contra sobrecarga apaga la fuente y el indicador de encendido parpadea en rojo. Después de eliminar el amperímetro sobrante y encender la fuente, las lecturas son las de antes.

Un voltímetro conectado en serie muestra casi toda la tensión de la fuente, unos 6,00 V, y el amperímetro prácticamente cero (menos de un microamperio): la resistencia del voltímetro, de 10 MΩ, es cien mil veces mayor que la de la resistencia, y apenas deja pasar corriente. Mientras tanto, en la resistencia casi no hay tensión: un medidor conectado en serie «se queda» con toda ella.

Preguntas

1. ¿Por qué un amperímetro debe tener una resistencia baja y un voltímetro una alta?
2. ¿Por qué un voltímetro conectado en serie muestra casi la tensión de la fuente mientras la corriente del circuito desaparece?

Respuestas

1. El amperímetro se conecta en serie, así que su resistencia se suma a la del circuito y debe ser pequeña para que el medidor no reduzca la corriente que mide: aquí 0,1 Ω frente a 100 Ω. El voltímetro se conecta en paralelo y desvía parte de la corriente alrededor del tramo que mide; con 10 MΩ frente a 100 Ω esa parte es aproximadamente una cienmilésima de la corriente que pasa por la resistencia.
2. En serie los 10 MΩ del voltímetro se suman a la resistencia de 100 Ω, así que la corriente es solo \(I = U / R\) ≈ 6 V / 10 MΩ = 0,6 µA. Con esta corriente en la resistencia hay solo unos 60 µV, en el amperímetro y la fuente aún menos, y casi los 6 V completos quedan en el voltímetro.