Amperòmetro

amperometro

amperòmetro [Comp. di ampere e -metro] [MTR] [EMG] Strumento tarato di misurazione dell'intensità di corrente elettrica; si chiama amperògrafo se provvisto di strumento registratore e la registrazione fornita si chiama amperogramma. Se ne distinguono vari tipi, a seconda del principio di funzionamento. Indipendentemente dal tipo, un a. è caratterizzato essenzialmente dalla portata, o valore di fondo scala, che è la massima intensità di corrente leggibile sulla sua scala graduata, dalla sensibilità, che è il rapporto tra la più piccola variazione di lettura apprezzabile (per es., mezza divisione sulla scala di lettura) e la corrispondente variazione dell'intensità della corrente, e dalla resistenza interna. Poiché per la misurazione un a. viene inserito nel circuito della corrente di interesse, occorre che la sua resistenza interna sia molto minore della resistenza del circuito perché quest'ultimo non sia apprezzabilmente perturbato e la misura ottenuta sia sufficientemente accurata. Quanto alla portata, essa può essere aumentata a piacere disponendo in parallelo allo strumento un resistore detto moltiplicatore o, con termine ingl., shunt (per aumentare di n volte la portata, la resistenza di questo resistore deve valere (n-1)-1 volte quella dello strumento). Le tre principali categorie sono quelle degli a. elettromagnetici, i cui tipi più importanti sono gli a. a bobina mobile e quelli a ferro mobile, degli a. elettrodinamici e, infine, degli a. elettrotermici, comprendente gli a. a filo caldo e quelli a termocoppia; a parte vanno poi considerati i moderni a. elettronici, che in genere, a differenza degli strumenti precedenti (che sono tutti a lettura analogica: a. analogici), sono a lettura numerica (a. numerici, o digitali); per tutti questi strumenti, v. oltre. La maggior parte degli a. sono adatti per misurazioni sia su correnti continue, sia su correnti alternate; fanno eccezione gli a. a bobina mobile, che sono adatti solo per correnti continue, potendo peraltro essere usati anche per correnti alternate se inseriti in un ponte raddrizzatore (v. corrente elettrica alternata: I 781 d). Per gli a. analogici si parla poi di a. lineari e di a. quadratici a seconda che la deflessione dell'indice sia proporzionale all'intensità della corrente oppure al quadrato di questa e la scala sia quindi lineare oppure quadratica nell'intensità stessa. Gli a. quadratici presentano una sensibilità piuttosto piccola nel tratto iniziale della loro scala. ◆ [MTR] [EMG] A. a bobina mobile: i più diffusi e accurati a. elettromagnetici per correnti continue, costituiti (v. fig.) da una bobinetta rettangolare capace di rotare, per l'azione elettromagnetica dovuta al passaggio in essa della corrente da misurare, nel traferro di un magnete, la rotazione essendo contrastata da molle a spirale; la misura è indicata su una scala graduata da un indice solidale alla bobina. Si tratta di strumenti lineari (lo spostamento dell'indice sulla scala graduata è proporzionale al valore dell'intensità della corrente), le cui caratteristiche generali possono essere portate a gradi di eccellenza; in partic., la sensibilità può essere notevolmente aumentata usando come coppia di reazione non quella di molle a spirali, ma quella sviluppata da un filo di torsione cui sia sospesa la bobina, la lettura facendosi allora con il metodo dell'indice ottico (v. misure fisiche: IV 47 c). ◆ [STF] [MTR] [EMG] A. ad ago mobile: sensibile strumento da laboratorio (oggi peraltro di interesse quasi esclusivamente storico) costituito da un aghetto magnetico orizzontale sospeso per il suo centro nel campo magnetico generato da una spira o da una bobina percorsa dalla corrente da misurare, secondo una disposizione equivalente, in sostanza, a una bussola magnetica alla quale sia aggiunta una bobina; in assenza di corrente in quest'ultima, l'ago magnetico si dispone, sotto l'azione del campo magnetico terrestre, nel piano del meridiano magnetico locale; se il piano della bobina è ortogonale al piano del meridiano magnetico, l'angolo α di cui l'ago ruota rispetto alla precedente posizione di equilibrio quando nella bobina si invii una corrente continua di intensità i, risulta legato a i dalla relazione i=(2rBotanα)/n, essendo r il raggio della bobina, n il numero di spire di essa, Bo la componente orizzontale dell'induzione del campo magnetico terrestre, in unità SI; l'intensità i della corrente sotto misurazione risulta quindi proporzionale a tanα e di qui la denomin. di bussola delle tangenti data talora ad a. di tale tipo. La misurazione può essere fatta anche in altro modo. Precis., invece di misurare α si ruota la bobina in modo che il suo piano contenga l'ago magnetico; i risulta allora proporzionale al seno dell'angolo β, diverso in generale da α, di cui si è dovuto rotare la bobina (di qui la denomin. di bussola dei seni data talora al dispositivo). Un grave inconveniente di tali a. è costituito dal fatto che la coppia antagonista alla coppia dovuta all'azione della corrente è quella esercitata dal campo magnetico terrestre, per cui la costante strumentale, 2rBo/n, viene a variare da luogo a luogo e, in uno stesso luogo, da istante a istante, seguendo le mutevoli vicende del campo anzidetto; tale inconveniente viene rimosso negli a. ad ago astatici, derivati dal galvanometro astatico di Nobili (→ Nobili, Luigi) e perfezionati poi da W. Thomson. ◆ [MTR] [EMG] A. a ferro mobile, o a succhiamento: robusti strumenti elettromagnetici per correnti continue e alternate, quadratici (lo spostamento dell'indice sulla scala è proporzionale al quadrato dell'intensità della corrente), in cui l'equipaggio mobile è costituito (v. fig.) da una laminetta di ferro dolce che, per effetto di forze elettromagnetiche, ruota entro una bobina percorsa dalla corrente in esame, in ciò contrastata da una o due molle a spirale. ◆ [MTR] [EMG] A. a induzione: in questi a., atti a essere usati soltanto con correnti alternate, si sfruttano fenomeni d'induzione tra un induttore fisso percorso dalla corrente sotto misurazione e un indotto mobile. In un tipo, detto a.a disco, l'indotto è costituito (fig. 1) appunto da un disco parzialmente schermato da lamine di materiale diamagnetico, per es. di rame; con questa disposizione l'azione dell'induttore sull'indotto è a-simmetrica e determina una rotazione del disco, ostacolata dalla reazione di una molla a spirale. Un altro tipo, detto a. a campo rotante, è costituito e funziona come un piccolo motore a campo rotante; su un nucleo ferromagnetico opportunamente foggiato (fig. 2) sono avvolte due bobine percorse dalla corrente sotto misurazione, e due bobine chiuse in corto circuito; un indotto è sollecitato a rotare, in ciò contrastato dalla reazione di una molla a spirale, a cui è collegato un indice: la deviazione di questo sulla scala di lettura è proporzionale al quadrato dell'intensità della corrente; un freno elettromagnetico smorza le oscillazioni dell'indotto. Le indicazioni di questi strumenti dipendono fortemente dalla frequenza della corrente. ◆ [MTR] [EMG] A. a pinza, o a tenaglia: strumento per misurare le intense correnti che scorrono nei cavi elettrici di impianti industriali; è costituito da una robusta bobina toroidale collegata a un a. ordinario; questa bobina è costruita in due metà articolate tra loro a guisa delle due branche di una tenaglia e che sono portate da due sostegni proprio simili ai manici di una tenaglia; agendo sui manici queste due metà sono portate a chiudersi intorno al cavo che interessa, in modo che la bobina si ricostituisca nella sua continuità elettrica; si ha così un trasformatore, di cui il cavo costituisce il primario e la bobina il secondario, cosicché la misura dell'intensità della corrente nella bobina (indicata dall'a. ordinario al quale essa è collegata) costituisce una misura dell'intensità della corrente nel cavo. ◆ [MTR] [EMG] A. a raddrizzatore: a. per correnti alternate, costituiti da un a. a bobina mobile, inserito in un raddrizzatore a ponte percorso dalla corrente sotto misurazione: v. corrente elettrica alternata: I 781 e. Sono gli a. per corrente alternata più sensibili di cui si disponga: se ne costruiscono per portate sino a pochi μA. Con raddrizzatori adatti, per es. con diodi a semiconduttore, danno indicazioni indipendenti dalla frequenza della corrente in un campo di frequenze che va sino a centinaia o migliaia di MHz. ◆ [MTR] [EMG] A. balistico: a., in genere a bobina mobile, il cui equipaggio mobile ha un grande momento d'inerzia e una piccola o nulla coppia elastica di richiamo; dà la misura dell'integrale nel tempo di un impulso di corrente, come dire la carica elettrica a esso corrispondente, che risulta proporzionale alla deviazione dell'equipaggio mobile dalla posizione iniziale. ◆ [MTR] [EMG] A. elettrodinamici: strumenti quadratici per correnti continue e alternate basati sulla coppia elettrodinamica che si sviluppa fra una bobina fissa e una mobile, con indice, percorse in serie dalla corrente in esame (v. fig.). ◆ [EMG] [MTR] A. elettronici: strumenti costituiti da un resistore di piccolo valore attraversato dalla corrente sotto misurazione, da un trasduttore che trasforma la tensione ai capi del resistore nella variazione della frequenza di un oscillatore e, finalmente, da un frequenzimetro elettronico il cui indicatore è tarato direttamente in ampere; sono attualmente gli a. più accurati e versatili. ◆ [EMG] [MTR] A. elettrotermici, o termoamperometri: strumenti quadratici adatti per correnti continue e alternate, anzi generic. variabili: quelli a filo caldo sono costituiti da un breve tratto di filo metallico che, percorso dalla corrente in esame, si allunga, determinando, con l'accorgimento ben evidente nella fig. 1, la deflessione, con legge quadratica nell'intensità, di un indice su una scala graduata; quelli a termocoppia, più accurati, sono costituiti (fig. 2) da un a. a bobina mobile collegato con una termocoppia in contatto termico con un filo riscaldato dal passaggio della corrente in esame. Poiché la corrente che, in entrambi i tipi di a., riscalda il filo può essere anche ad alta frequenza, gli a. a filo caldo e a termocoppia sono molto usati nella radiotecnica.