Come Funziona il Voltmetro

La misura di una tensione può essere fatta in diversi modi a secondo degli strumenti che si hanno a disposizione. Un metodo molto diffuso è quello in cui si utilizza un strumento sensibile ad una corrente, cioè uno strumento a bobina mobile. In questo tipo di strumento, come si è visto in precedenza, lo spostamento dell’indice è legato al valore della corrente che percorre la bobina mobile, di conseguenza lo strumento è per natura adatto a misurare una corrente e non una tensione. Risulta essere possibile comunque, trasformare un amperometro in voltmetro applicando ad esso un resistore in serie di valore opportuno denominato resistore addizionale . In tal modo lo strumento segna sempre il valore di corrente che lo percorre ma si può facilmente risalire al valore della tensione applicata per mezzo della legge di ohm. Infatti è sufficiente moltiplicare la corrente segnata dall’indice dello strumento per la resistenza totale del circuito, data generalmente dal valore della resistenza interna dello strumento, da eventuali shunt per le portate amperometriche e dal resistore esterno posto in serie allo strumento per ottenere il valore della tensione. Graduando opportunamente il quadrante si può leggere direttamente il valore di tensione, senza eseguire il calcolo descritto, inoltre con l’aggiunta dei resistori addizionali in serie ad un circuito amperometrico è possibile estendere la portata di fondo scala dello strumento per la misura della tensione. In figura è presente un classico circuito milliamperometrico con portata 1mA f.s. (si legge fondo scala), trasformato in un circuito voltmetrico adatto quindi a misurare tensioni, prima con l’aggiunta di un resistore addizionale da 10KΩ e poi con uno di valore 100KΩ.

Nel primo caso si possono misurare tensioni di valore fino a 10V e nel circuito si stabilisce una corrente di 1mA; nel secondo caso è possibile misurare tensioni fino a 100v con corrente circolante nel circuito sempre di 1mA. Immaginiamo adesso di collegare due batterie da 4,5V ai capi del circuito voltmetrico di fig.1b costituito dal resistore addizionale da 10KΩ. In queste condizioni l’indice dello strumento si sposterà sul quadrante portandosi in prossimità del numero 9 della seconda scala a partire dall’alto che è la scala relativa alle misure di corrente e di tensioni continue, fig.2-a.

Pertanto se l’indice dello strumento si è fermato in corrispondenza del numero 9, si può stabilire che la tensione indicata dallo strumento è di 9V. Come puoi notare, ogni piccola divisione della scala vale due decimi di volt (0,2V) quindi si deve ritenere che le scritte sulla scala dello strumento siano come quelle riportate sulle divisioni da 0 a 1 della scala riportata in fig.2-a. Collegando una sola batteria da 4,5V al circuito di fig.1-b, l’indice dello strumento si sposta sul quadrante portandosi a circa metà della scala, precisamente in prossimità del valore 4,5V; questo è il valore della tensione fornita da una sola batteria, fig.2-c. Esaminiamo adesso il circuito di fig.1-c in cui è presente il resistore addizionale da 100KΩ. A tale scopo, colleghiamo una batteri da 4,5 V nel circuito citato e notiamo che l’indice dello strumento si sposta dalla posizione precedente, portandosi a circa due divisioni a partire dall’inizio della scala fig.3-b. Essendo adesso la portata del voltmetro di 100V, ogni piccola divisione della scala corrisponde a 2V, pertanto occorre moltiplicare per 10 la lettura fatta sulla scala. In altre parole, è come se la scala del voltmetro fosse quella tracciata nella fig.3-a. Adesso, colleghiamo la seconda batteria da 4,5V in serie alla prima. In questo caso notiamo che l’indice dello strumento si sposta sul quadrante portandosi fin quasi in prossimità del numero 1, precisamente a quattro divisioni e mezza dall’inizio scala segnando un valore di 9V, in quanto ogni divisione corrisponde ora a 2V (4,5X2=9V). A conclusione di quanto sopra, è facile constatare che questi valori di tensione erano più facilmente leggibili sulla scala dello strumento con portata 10Vf.s. La portata 100V f.s. è adatta per tensioni superiori a 10V, fino 100V. Fig.3-a-b-c.

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