El electrón es divertido: Cómo utilizar el polímetro – 2ª parte

En la primera parte de este artículo has aprendido qué es la corriente alterna y cómo medir su voltaje con el polímetro. En esta segunda parte aprenderás a utilizar el polímetro para medir voltajes e intensidades de corriente continua.

Antes de nada, para aquellos que son profanos en la materia, hagamos la pregunta de rigor: ¿qué es la corriente continua?

La corriente continua es aquella cuya polaridad no cambia de sentido, al contrario que la corriente alterna, que fluye cíclicamente primero en un sentido y después en el contrario. Digamos, que la corriente eléctrica es un movimiento de electrones que se produce dentro de un material conductor. La dirección que toma este flujo de electrones viene determinada por la polaridad del voltaje de la fuente (la denominada «fuerza electromotriz»). Así, en una pila o una batería eléctrica, la polaridad es fija, y en consecuencia los electrones siempre fluirán en el mismo sentido cuando cerremos el circuito entre sus terminales. La abreviatura de la corriente continua es C.C., pero es usual verla en más de una ocasión identificada con sus siglas en inglés D.C. (direct current) o corriente directa.

En nuestro polímetro, es posible que la escala de voltaje de corriente continua esté identificada con las siglas inglesas DCV (direct current volts); y la escala que mide intensidades de corriente continua como DCA (direct current ampers). La forma de medir los voltajes de corriente continua es similar a cómo lo hacíamos cuando medíamos voltajes de corriente alterna, es decir, poniendo los terminales en paralelo con los extremos de la fuente de tensión. Pero, así como en corriente alterna era indistinto el orden en que conectábamos los terminales del polímetro, en este caso es necesario respetar la polaridad. Por tanto, hay que identificar previamente cual de los extremos de la fuente es el positivo y cual el negativo. Por ejemplo, en una pila eléctrica los terminales vienen identificados con los signos + (positivo) y – (negativo); para medir su voltaje, hay que colocar el terminal rojo del polímetro al borne positivo de la pila, y el terminal negro al borne negativo. Si se hiciese al revés, en un polímetro digital nos daría un valor con signo negativo, mientras que en un polímetro con aguja móvil (galvanómetro) ésta intentaría desplazarse en sentido contrario al de la escala, golpeando contra el límite mecánico que posee, pudiendo llegar a destruirse si el nivel de voltaje a medir es muy alto.

Al igual que sucedía con las medidas de corriente alterna, nuestro polímetro dispone de varias escalas para adaptarlas a los valores que deseamos medir. En el polímetro que hemos elegido para servir de ejemplo, la escala de voltios de corriente continua (DCV) está dividida en 5 niveles: 200 milivoltios (0,2 voltios) , 2000 milivoltios (2 voltios), 20 voltios, 200 voltios y 1000 voltios.

Supongamos que deseamos medir el voltaje de una pila normal de nuestro mando a distancia, cuyo valor cuando está totalmente cargada es de 1,5 voltios (si es nueva puede superar los 1,5 V). Para comprobar el voltaje tendríamos que situar el selector en la posición de 2000 milivoltios (2 voltios), por ser la más próxima superior al voltaje que desamos medir. Obvia decir, que el terminal negro debe estar conectado al borne negativo, y el terminal rojo al positivo.

No sólo podemos medir los voltajes de las fuentes de tensión continua, tales como una pila, la batería del coche, el alimentador del ordenador portátil o el cargador del teléfono móvil; también podemos medir las caidas de tensión en una carga ¿qué es eso? Lo explicaré:

Cuando alimentamos un circuito con una fuente de tensión continua, los diferentes componentes electrónicos de ese circuito presentan una resistencia (una carga), y por tanto dejarán pasar más o menos corriente a través de ellos (a mayor resistencia menor corriente y viceversa); el valor de esa resistencia provocará que «caiga» más o menos voltaje entre los extremos del componente.

Hagamos un sencillo diseño eléctrico con una pila y dos resistencias iguales para medir las caídas de tensión:

Tenemos una pila de 12 voltios y dos resistencias de 100 ohmios cada una. Como ambas resistencias tienen el mismo valor, es evidente que el voltaje de la fuente de 12 voltios tendrá que repartirse por igual entre ellas. Por tanto, si colocásemos las puntas del polímetro entre los extremos de cada resistencia, el valor de caída de tensión que nos daría en cada una sería 6 voltios.

Esto es muy gráfico, pero poco agradecido para alguien que le busque un sentido práctico al circuito, así que hagamos un verdadero ejemplo práctico: imagina que quieres poner un par de lámparas en el maletero de tu coche para iluminar mejor el espacio. Sabes que la batería de tu coche es de 12 voltios, así que necesitarás comprar dos lámparas de 12 voltios y conectarlas en paralelo. Pero, resulta que tenías por ahí dos lámparas de bicicleta de 6 voltios cada una, así que vas a darle utilidad y de paso te ahorras un dinerito.

Lo primero que pensarás es ¿cómo voy a conectar dos lámparas de 6 voltios a una batería de 12 voltios?, lo más seguro es que se fundan nada más cerrar el circuito. Aquí es donde vamos aplicar el fundamento de las caídas de tensión en las resistencias de nuestro circuito anterior.

Si las dos lámparas son exactamente iguales (en la práctica nunca existen dos componentes idénticos pero sus diferencias resistivas serán muy pequeñas y pueden despreciarse) y las conectamos en serie, en vez de en paralelo, es evidente que el voltaje de la fuente tendrá que repartirse por igual entre ambas lámparas; de esta forma las dos equivalen a una sola lámpara de 12 voltios. Si colocas el polímetro entre los extremos de las lámparas, observarás que caen 6 voltios en cada una de ellas, así que ambas están trabajando a su voltaje correcto.

Lógicamente, este circuito no es el colmo del diseño, y no nos van a dar el premio Nóbel por ello, pues hay una pequeña pega técnica en su funcionamiento, y es que, si una de las lámparas se funde, la otra también dejará de funcionar, ya que ambas cierran el circuito en serie con la fuente de alimentación. Pero, nuestro ejemplo práctico está planteado, que es lo que interesaba.

El ejemplo de las lámparas nos sirve para cualquier otro componente resistivo que esté incluido en un circuito electrónico. Y he dicho bien., «resistivo», porque hay algunos componentes que no lo son y nos pueden falsear las mediciones, por ejemplo los condensadores electrolíticos, que son «reactivos»; pero esa es otra cuestión que la veremos cuando tratemos los circuitos electrónicos.

Hasta ahora nos hemos dedicado a medir voltajes de corriente continua. Seguidamente aprenderás a medir intensidades de corriente continua ¿En que se diferencian?, pues en que el voltaje es la fuerza que empuja los electrones, y la intensidad de corriente es el volumen de esos electrones que circulan por el conductor entre el polo negativo y el polo positivo de la fuente. Haciendo un simil con una electrobomba de agua, la capacidad de impulso de la bomba sería el equivalente a la fuerza electromotriz (voltaje), y el caudal de agua que circula por la tubería sería la intensidad de corriente (los amperios).

Tomemos de nuevo nuestro polímetro, verás que existe una escala para medir corrientes continuas que está identificada como DCA (direct currente ampers). Como ya sabes, las corrientes se miden en amperios (A), pero en muchas ocasiones esta unidad es muy alta y se tienen que utilizar submúltiplos: miliamperios (mA) o microamperios uA). Nuestra escala está dividida en 200 uA, 2000 uA (2 mA), 20 mA, y 200 mA. Para las corrientes superiores a 200 mA tenemos un borne aparte que puede medir hasta 10 A.

Para medir corrientes continuas hay que situar los terminales del polímetro en serie con el circuito que deseamos medir, NUNCA EN PARALELO como hacíamos cuando medíamos voltajes, porque destruiríamos nuestro polímetro.

¿Porqué hay que ponerlo en serie y no en paralelo? La corriente en un circuito serie es siempre la misma en cualquier punto que elijamos. Tomemos el mismo ejemplo de las lámparas conectadas a una batería de 12 voltios; para medir la corriente que circula por ellas, tenemos que abrir el circuito en cualquier punto e intercalar nuestro polímetro en él, por tanto el aparato va hacer de conductor que cierra el circuito. De la corriente que pasa por el polímetro se toma una pequeñísima muestra, y su valor proporcional será mostrado como indicación de la cantidad de corriente total que está circulando en ese momento por el circuito.

Si ignoramos qué nivel de corriente máximo puede circular por el circuito, seleccionaremos en el polímetro la escala más alta, e iremos reduciendo hasta que se encuentre dentro del margen medible. Pero ya adelanto, que con un simple cálculo mental podemos saber cual es ese máximo de corriente, pues la intensidad en amperios es el resultado de dividir el voltaje (en voltios) entre el valor de la resistencia (en ohmios), y así, si la fuente son 12 voltios, es evidente que con solo 1 ohmio de resistencia la corriente máxima que podría circular serían 12 amperios; con una resistencia de 2 ohmios serían 6 amperios; con 4 ohmios 3 amperios; con 6 ohmios 2 amperios, etc.

Como ejemplo, una lámpara del intermitente del coche, si su resistencia fuese de 120 ohmios, la corriente que circularía por ella sería de 12/120=0,1 amperios, o lo que es lo mismo, 100 miliamperios. Aunque tengo que decir, que una lámpara, sea de corriente alterna o de corriente contínua, nunca trae especificada su resistencia eléctrica, sino su potencia y voltaje de utilización; por ejemplo, en la tienda encontrarías lámparas de 220V/40W,  220V/60W,  12V/1,2W,  etc. En este caso, conociendo la potencia de la lámpara y el voltaje aplicado, podemos saber qué corriente circularía por ella antes de colocar el polímetro entre sus extremos, simplemente con dividir la potencia (en vatios) entre el voltaje (en voltios).

Hagamos la prueba: tenemos una lámpara de 12 voltios y 1,2 vatios; la corriente que circularía por ella sería 1,2/12=0,1 amperios, o lo que es lo mismo, 100 miliamperios. Por tanto, ya sabemos que la escala a seleccionar en nuestro polímetro tiene que ser la de 200 miliamperios, por ser la inmediata superior a la corriente que deseamos medir.

Al conectar nuestro polímetro en la escala de corriente continua en serie con el circuito, el medidor nos mostrará la intensidad de corriente real en amperios que está circulando.

Nos queda saber cómo medir resistencias. En el siguiente apartado aprenderemos a utilizar el ohmímetro.