Misura di resistenza e potenza con il metodo volt-amperometrico e verifica della variazione della corrente in funzione della resistenza
Questo semplice tutorial (per lo più elettrotecnico) è indirizzato principalmente ai neofiti di questo sito, infatti serve per illustrare teoricamente e sperimentalmente come effettuare una misura di resistenza e potenza con il metodo volt-amperometrico e verifica della variazione della corrente in funzione della resistenza.
Tengo a precisare inizialmente che lo studio e l'esperienza di questo argomento l'ho eseguito 2 anni fa, quindi nel caso vi siano uguaglienze con manuali, ecc... mi esento da ogni responsabilità poichè non ricordo con quali mezzi di studio effettuai i dovuti studi!
Strumenti ed attrezzature adoperate
Amperometro (A): Marca “Samar Milano” Tipo SL150B â„–232215 Classe 0.5 5A
Voltmetro (V): Marca “Ganz” Tipo HDV-2 â„–32027 Classe 0.5 R=4000 Ω/V 30V
Reostato (Rx): Marca “Belotti Milano” Tipo 5660 â„–160455 0÷16.4Ω 6A
Alimentatore: Marca “Samar Italy” Tipo M10-59-30SE 0÷25V 5A
Immagini a scopo indicativo
Schema circuitale
Tabella dei valori
Formule adoperate
Grafici
Cenni teorici
La misura di una resistenza può essere teoricamente effettuata in due modi: direttamente e indirettamente.
La misura diretta di una resistenza viene effettuata tramite un ohmmetro, uno strumento appositamente dedicato a tale funzione. La misura diretta non è però molto precisa; maggiore accuratezza si ottiene con il metodo volt-amperometrico, meno pratico e immediato rispetto a quello precedente.
Con tale metodo viene effettuata una misura indiretta della resistenza: il resistore in esame viene alimentato da un apposito generatore e vengono misurati i valori della tensione e della corrente, così con la legge di ohm (R= V/I) si calcola il valore della resistenza incognita.
A seconda di come gli strumenti vengono collegati al resistore preso in esame si possono avere due tipi d’inserzione:
- Inserzione con voltmetro a valle, in cui il voltmetro viene collegato direttamente in parallelo al resistore e, quindi, a valle dell’amperometro, rispetto ai morsetti di alimentazione;
- Inserzione con voltmetro a monte, in cui l’amperometro viene collegato direttamente in serie al resistore e, quindi, il voltmetro si trova, con riferimento all’alimentazione, a monte dell’amperometro .
In entrambi i casi la misura è affetta da diversi errori.
Gli errori che si commettono nell’esecuzione di una misura possono essere classificati, in base alle cause che li determinano, in:
- errori sistematici;
- errori accidentali;
- errori soggettivi.
Gli errori sistematici dipendono dal sistema di misura usato, quindi rientrono in questo gruppo gli errori legati alla precisione degli strumenti utilizzati e quelli prodotti dall’inserzione degli apparecchi di misura che hanno una resistenza elettrica interna a causa dei propri circuiti.
Gli errori accidentali sono quelli non prevedibili e sono dovuti dalle condizioni ambientali in cui si svolge la misura, quindi gli errori sono causati principalmente dalla temperatura e dai possibili campi magnetici ed elettrici esterni dal circuito di misura.
Gli errori soggettivi sono quelli dovuti dall’operatore che esegue la misura, il quale può commettere degli errori di lettura, per motivi vari legati a disattenzione o altro. Se si utilizzano strumenti analogici si possono commettere errori di parallasse, cioè quando si guarda in direzione diversa rispetto alla perpendicolare alla scala passante per l’indice; ma con una linea di specchio parallela alla scala si può evitare questo errore.
Sviluppo esperienza
Lo scopo di questa esperienza è quello di misurare (indirettamente) il valore di una resistenza utilizzando un voltmetro e un amperometro, ma tenendo conto dell’errore sistematico dovuto dall’inserzione degli strumenti. Dai risultati delle misure si potrà quindi ricavare la potenza assorbita dal resistore preso in esame.
La misura si può eseguire mediante due modalità di inserzione: con il voltmetro a monte e con il voltmetro a valle. Per vari problemi è stato preferibile eseguire la prova con il voltmetro a monte.
Per iniziare è indispensabile realizzare il circuito che è stato illustrato in precedenza. In seguito bisogna costruire una tabella per inserire tutte le misure fatte.
Nella tabella è necessario mettere (sia per l’amperometro che per il voltmetro): Valore fondo scala (Vfs), costante dello strumento (KA, KV), numero delle divisioni (Nd) e infine il valore della misura eseguita (Im, Vm). Poiché si è utilizzato un fondo scala che coincideva con la portata, si è considerato KA e KV uguale a uno, quindi il numero di divisioni è assente.
Dopo aver eseguito le misure ed aver riportato i valori nella tabella è possibile calcolare la resistenza misurata (Rm) con la formula Rm= Vm/Im per poi sottrarre la resistenza interna dell’amperometro (Ra) per calcolare la resistenza incognita (Rx). Inseguito, si calcola l’errore assoluto della resistenza (ξa) con la formula ξa =Rm-Rx e l’errore percentuale (ξr%) con la formula ξr%= 100 ξa/ Rm.
Infine si calcola la potenza (Pm) facendo il rapporto tra il quadrato della tensione (Vm2) con la resistenza misurata (Rm).
Conclusione
In conclusione si può dire che la resistenza incognita è in media uguale a 10.5 Ω.
Mentre per quanto riguarda la verifica della variazione della corrente in funzione della resistenza si può affermare che tra corrente e resistenza c’è un’inversa proporzionalità.
