Resistenza Interna Ideale di un Galvanometro: Teoria vs Pratica
L'ideale teorico: zero ohm
Un galvanometro perfetto — in quanto strumento di misura della corrente — dovrebbe avere una resistenza interna pari a zero così da non introdurre alcuna caduta di tensione (tensione di carico) e non assorbire potenza dal circuito misurato.
Perché la resistenza zero è l'ideale
- Precisione di misura: qualsiasi resistenza in serie altera la corrente del circuito (effetto di carico)
- Sensibilità: minore resistenza → più corrente per una data tensione → maggiore deflessione per unità di corrente
- Applicabilità universale: potrebbe essere inserito ovunque senza modificare il circuito
- Dissipazione di potenza: P = I²R = 0 → nessun auto-riscaldamento, nessuna deriva termica
Resistenza reale del galvanometro
| Tipo | Rinterna tipica | Corrente full-scale | Applicazione |
|---|---|---|---|
| D'Arsonval (a bobina mobile) | 10–1000 Ω | 1 µA – 1 mA | Strumenti da quadro, multimetri analogici |
| Taut-band / perno-corona | 50–500 Ω | 10–100 µA | Strumenti ad alta sensibilità |
| Galvanometro a specchio | 10–100 Ω | 0.1–1 µA | Scientifico, leva ottica |
| Galvanometro balistico | 50–500 Ω | Misura di carica | Scarica condensatori, flusso |
| Strumento digitale da quadro (shunt) | 0.001–0.1 Ω | Tramite shunt esterno | Strumenti digitali moderni |
Progettazione pratica: resistenze shunt e moltiplicatore
Poiché Rinterna > 0, i galvanometri vengono utilizzati con:
- Resistenza shunt (in parallelo): estende il campo di misura della corrente. Rshunt = Rm / (n–1) dove n = fattore di moltiplicazione
- Resistenza moltiplicatore (in serie): converte in voltmetro. Rserie = (VFS / IFS) – Rm
Impatto della resistenza non zero
Carico dell'amperometro
Inserendo l'amperometro si aggiunge Rm in serie. Errore = Rm / (Rcircuito + Rm). Per un misuratore da 100Ω in un circuito da 1Ω → errore del 99%!
Carico del voltmetro
Resistenza del voltmetro = Rm + Rserie. Deve essere ≫ resistenza di Thevenin del circuito. VOM analogico: 20kΩ/V (movimento da 50µA). DMM: 10MΩ fisso.
Approccio moderno: misura attiva a nullo
- Amperometro con retroazione: l'op-amp mantiene il virtual ground → resistenza di ingresso ≈ 0
- Amplificatore transimpedenza: converte corrente in tensione con carico trascurabile
- Multimetri digitali: resistenza di ingresso 10MΩ (tensione); shunt attivo per corrente
Sommario
La resistenza ideale del galvanometro è zero per una misura di corrente perfetta. I movimenti a bobina mobile reali hanno 10–1000Ω, rendendo necessarie reti shunt/moltiplicatore e causando errori di carico. Gli strumenti elettronici moderni approssimano la misura a carico nullo tramite circuiti attivi. Quando si utilizzano movimenti analogici, tenere sempre conto della resistenza interna nelle applicazioni di precisione.