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La determinación experimental del valor de un voltaje DC se hace
generalmente utilizando un voltímetro o un osciloscopio. Ahora bien, los
dos instrumentos mencionados presentan un cierta resistencia interna,
más o menos alta, pero finita al fin y al cabo, y por lo tanto modifican
en mayor o menor grado el circuito al que son conectados para realizar
la medición.
Si para una cierta mediciónse requiere una exactitud elevada, es
necesario utilizar algún método que no modifique las características del
circuito bajo estudio. Como vimos anteriormente, la forma de conseguir
esto es emplear un método de detección de cero.
El Potenciómetro es un instrumento que se basa en este método
para determinar el voltaje entre dos terminales. A continuación vamos
a estudiar su principio defuncionamiento.
10.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.
Supongamos que tenemos un circuito como el de la Figura 1,
Fig. 1.- Circuito bajo estudio
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y queremos determinar el voltaje entre los terminales A y B sin
modificar en absoluto la corriente I. Debido a esta última condición, no
podemos conectar entre estos puntos ningún instrumento de deflexión
que tenga resistencia interna, ya que porgrande que ésta sea,
modificará la corriente total entregada por la fuente.
Supongamos ahora que tenemos una fuente de poder variable V
f
,
calibrada con mucha exactitud. Entre los terminales A y B del circuito
anterior vamos a conectar dicha fuente y un galvanómetro, como
podemos observar en la Figura 2.
Fig. 2.- Conexión de la fuente V
f
y un galvanómetro.
Si variamos el voltaje V
fhasta conseguir que la corriente por el
galvanómetro sea igual a cero, se cumplirá:
V
AB
= V
f
(10.1)
Por lo tanto utilizando este método podemos conocer el valor de
V
AB
con la misma exactitud que el de V
f
sin modificar la corriente I. Al
no circular corriente por la rama donde se encuentra el galvanómetro,
la resistencia interna de éste y la de la fuente de poder V
ningunainfluencia en la medición.
Ahora bien, una fuente de poder variable, calibrada con mucha
exactitud, es difícil de obtener, por lo que en lugar de ella, se utiliza una
fuente fija y una resistencia variable de precisión, como podemos
observar en la Figura 3.
179
f
no tienen
E
t
Fig. 3.- Sistema para la fuente variable
es una batería fija, denominada generalmente batería de
trabajo.
R
des una resistencia de precisión con un contacto deslizante.
Por lo general este resistencia está constituida por un alambre que
tiene una resistividad por unidad de longitud conocida y uniforme a lo
largo de todo el alambre. Además, anexa al alambre hay una escala
calibrada en unidades de longitud, por lo que es sencillo determinar la
resistencia existente entre el contacto fijo y eldeslizante si
conocemos la posición de éste último (mediante la escala mencionada).
R
n
es una resistencia de normalización de la que hablaremos más
adelante.
Según como hemos especificado el circuito, para seguir teniendo
exactitud en el voltaje V
R
d
f
, es necesario que además de la resistencia
, la batería de trabajo E
t
también sea de precisión. Pero esto nos
limitaría a diseñarinstrumentos que tuvieran como voltaje máximo el
de las baterías patrón existentes en el mercado, lo cual restringe
mucho las posibilidades de un instrumento que puede ser de mucha
utilidad en todas aquellas mediciones de voltaje en las que se necesite
gran exactitud.
Para darle más flexibilidad a este sistema de medición de voltajes
procedemos de la siguiente forma:
180
Vamos a utilizarcomo batería de trabajo una batería o fuente
continua de uso común, de valor apropiado para que el potenciómetro
cubra la gama de valores que deseemos, y además vamos a emplear
una batería patrón cuya única condición con respecto a su voltaje
nominal es que éste se encuentre dentro del rango de valores
especificados para el potenciómetro.
Escogemos la resistencia a la que vamos a hacer...