Pinza Amperimétrica

Cuando se quiere medir la corriente que pasa por un circuito se usa normalmente un instrumento conocido como amperímetro en serie con el circuito como muestra la figura siguiente.

Un problema a tener en cuenta al colocar un amperímetro es que su resistencia interna debe ser lo más pequeña posible, para que de esa forma el impacto del  instrumento en la medida se vea disminuido. Otro inconveniente que presenta, a pesar de parecer obvio, es la necesidad de abrir el circuito para implantar el amperímetro siendo entonces preciso “apagar” el circuito para hacerlo.

Una manera ingeniosa de realizar la medida es utilizar el campo magnético que genera la corriente que pasa por el cable del circuito para obtener indirectamente la medida. De esta manera se puede crear un amperímetro sin contacto con el circuito, pudiéndose utilizar sin interrumpir el funcionamiento del mismo.

Principio de Funcionamiento

La ley de circuitos de Ampère (en una forma que tal vez Ampère no reconociera) establece que una corriente estacionaria, es decir que cumple [1], induce un campo magnético tal que

siendo m0 la constante de permeabilidad magnética igual a 4p·10-7N·s2·C-2.


Aplicando el teorema de Stokes al campo ,

 


y sustituyendo en la ley de Ampère,

observar que integrar en el interior de C (Sup) es equivalente a hacerlo sólo en el área rayada ya que  es cero fuera del cable conductor

Por lo tanto se puede calcular la corriente a partir del campo magnético.

Modo de uso

Los amperímetros que utilizan este método son llamados Pinzas Amperimétricas debido a su forma. Se abren y se colocan encerrando el cable cuya corriente se quiere medir.


Por esta razón permiten medidas rápidas y seguras, especialmente en circuitos industriales por dónde circulan corrientes altas. Entonces no es necesario apagar el circuito, y la influencia en el mismo es más limitada lo que disminuye el error en la medida.


La medida se hace en las pinzas analógicas como en los instrumentos de bobina móvil, pero obviamente sin la bobina interna para generar el campo magnético. Instrumento digitales utilizan el efecto Hall para medir el campo con mayor exactitud.

Experimento en clase

Se medirá la corriente por un cable de alimentación de una lámpara de 100 W alimentada a 220V. Dado que V·I=W, la corriente por el cable es I @ 0.45 A.

Si encerramos todo el cable de alimentación, ¿cuánto medirá la pinza? ¿porqué?

 

Referencias

[1] J. R. Reitz, F. J. Milford, R. W. Christy, “Fundamentos de Teoría Electromagnética, 4ª ed., Editorial Addison-Wesley Iberoamericana.

[2] W. D. Cooper, A. D. Helfrick, “Instrumentación electrónica moderna y técnicas de medición, Editorial Prentice-Hall Latinoamericana.

 



[1] Recordemos que dada I una corriente en un conductor, es su densidad y cumple que siendo Sup una sección transversal al conductor.