logo del tutorial de electricidad para el tema 7, que trata de los amperios y la intensidad eléctrica

EF VII: Medir la corriente. El amperio, unidad de intensidad eléctrica

En el capítulo anterior de electricidad fácil (ver índice), repasamos el estudio de la corriente eléctrica y hablamos del sentido de los electrones en el cable. En esta unidad veremos cómo medir la intensidad de la corriente y qué unidades se usan para ello.

¡Llegó la hora de hablar sobre el amperio!

¿Qué es un amperio?

A finales del s. XVIII, nació en Lyon, Francia, el físico y matemático André-Marie Ampère. Hijo de un juez apresado y ejecutado durante la Revolución francesa, Ampère fue conocido por inventar el primer telégrafo eléctrico y formular la teoría del electromagnetismo. En su honor, la unidad de intensidad de corriente eléctrica del Sistema Internacional de Unidades (SI) se llama amperio.

Grabado de André-Marie Ampére en 1825 Grabado del físico y matemático francés André-Marie Ampére en 1825

Pero ¿qué mide el amperio? El amperio, identificado por el símbolo A, es una unidad de flujo eléctrico. Es decir, nos indica cuántos electrones pasan por un cable en un tiempo dado. En concreto, una corriente de 1 A (un amperio) nos dice que en un segundo pasan 6.28 trillones de electrones por el conductor.

(Recordemos, el culombio es la unidad de carga del SI. Equivale a 6.28 trillones de electrones, esto es, 1 C = 6.28 × 1018 electrones = 6 280 000 000 000 000 000 electrones.)

¿Demasiados electrones? ¿Cómo de grande es un amperio? A modo de ejemplo, por los cables de una casa que tenga 4600 W de potencia contratada, la corriente máxima será de unos 20 A.

Como muchos aparatos eléctricos funcionan con corrientes inferiores a 1 A, para medir intensidades de corriente pequeñas, se usa por comodidad un submúltiplo del amperio: el miliamperio (mA).

1 amperio equivale a 1000 miliamperios:

1 A = 1000 mA

1 miliamperio equivale a 0.001 amperios:

1 mA = 1/1000 A

En electrónica también se usa otro submúltiplo: el microamperio (µA), el cual equivale a la millonésima parte de un amperio. En cuanto a los múltiplos del amperio, kiloamperio (1000 A) y megamperio (1 000 000 A), no se utilizan en entornos domésticos.

¿Cómo se mide la corriente eléctrica?

La corriente eléctrica se mide con un amperímetro. Este dispositivo puede ser analógico, es decir, con aguja, o digital, cuando indica la corriente en su pantalla electrónica de cristal líquido (LCD).

Amperímetro Amperímetro analógico cuya aguja indica una corriente de 32 A de intensidad

Para medir la corriente eléctrica que circula por un cable, es necesario desconectar uno de los extremos del cable y desviar el flujo de electrones por el amperímetro. ¿Por qué? Simplemente, porque para el aparato solo puede contar los electrones si estos pasan por su interior.

Llegados a este punto, tal vez sea de ayuda imaginar un desvío temporal por obras del tráfico en una autopista para comprender lo que ocurre en el interior del amperímetro. Todos y cada uno de los coches son desviados por una ruta alternativa. Pongamos que, en dicho tramo de vía, ubicamos un contador de vehículos... ¡Pues así es como funciona un amperímetro!

El amperímetro se conecta tal que así:

Amperímetro en un circuito eléctrico midiendo la corriente eléctrica Circuito eléctrico con un amperímetro analógico conectado en serie

En la figura, los electrones salen de la pila por el polo negativo (-) y viajan por el cable negro hasta el amperímetro. Después de recorrer el interior de este, continúan su ruta por el cable rojo. Acto seguido, superan el interruptor y alcanzan la bombilla. Por último, llegan al polo positivo de la pila (+).

Pues bien, como si tratase de un circuito de carreras, la corriente eléctrica viaja por el cable en sentido circular. La intensidad, es decir, la cantidad de electrones que recorren un tramo del circuito en un tiempo dado, es siempre la misma. Como más adelante veremos, esta es una característica de los circuitos en serie, llamados así porque cada elemento se conecta a continuación de otro.

Vale la pena hacer hincapié en el punto anterior. En el circuito del ejemplo solo existe un camino por el cual viajan los electrones y si este se rompe en cualquier punto, la corriente deja de circular. De igual forma, todos los electrones se ven obligados a travesar por todos y cada uno de los elementos conectados en el circuito, incluido el amperímetro, y este hecho es el que hace posible medir la intensidad de la corriente.

El multímetro o polímetro

Hoy, para medir la corriente, la herramienta que normalmente se usa, tanto por estudiantes de electricidad como por técnicos, es el polímetro o multímetro digital. Se trata de una herramienta que sirve para tomar distintos tipos de medidas eléctricas, de ahí su nombre.

El más básico y barato de los polímetros tiene este aspecto:

Multímetro digital para medir voltaje, corriente eléctrica y resistencia Multímetro digital básico para medir amperios, voltios y ohmios (corriente, voltaje y resistencia)

Como se puede comprobar, un multímetro dispone de un selector giratorio en el centro que permite escoger lo que se quiere medir. En nuestro caso, como nos interesa medir amperios, hemos de buscar el símbolo A. En este modelo en particular, lo encontramos en el lateral derecho.

¡Es momento de hacer un inciso! En la esquina inferior derecha del polímetro encontramos un conector adicional, justo sobre el cable rojo. Y junto a él, una advertencia: 10 A, sin fusible, máximo 10 s cada 15 min. (traducido del inglés).

Bueno, ¿de qué nos advierte el misterioso mensaje del multímetro? Primero, de que no debemos medir corrientes superiores a diez amperios. Segundo, de que no existe un fusible de protección. Tercero, de que no debemos medir más de diez segundos en un cuarto de hora.

Y todo lo anterior se refiere, claro, al conector junto al cual aparece la advertencia. Es decir, si conectamos el cable rojo en ese zócalo, debemos tener presentes tales limitaciones. ¿Y si usasemos el otro conector? En este caso, las restricciones son aún mayores: la corriente máxima medible sería de 200 mA (miliamperios).

Pero ¿de qué va todo este rollo? Calma. Todo tiene su explicación. Y lo vamos a ver, ahora mismo, en la siguiente sección.

Medir intensidad eléctrica sin quemar el multímetro

Regresemos al símil de la autopista. Dijimos que desviaríamos el tráfico por una ruta alternativa. Que los electrones viajarían por el interior del amperímetro/multímetro... Pongamos por caso que la autovía tuviese tres carriles para cada sentido y solo dos el desvío provisional. ¿Lo has adivinado? ¡Exacto! ¡Un cuello de botella! ¡El temido atasco!

Pues con la electricidad pasa algo parecido. Si el grosor del cable no está preparado para soportar la carga de electrones, Houston, tenemos un problema. Solo que, en nuestro caso, no vamos a estar ante una retención, sino que, por el contrario, el cable se va a quemar por el calor, y se va a interrumpir el flujo de electrones.

Puente colgante de bambú Puente colgante de bambú

La moraleja de esta historia es que los cables internos del multímetro son finos y no están preparados para soportar grandes corrientes. Como personas en un puente colgante de bambú, la cantidad de electrones que puede recorrer su interior es limitada.

En conclusión, para evitar quemar el multímetro (o su fusible interno), nunca hay que medir intensidades superiores a las indicadas por el polímetro. En cualquier caso, ¡es imposible aprender sin causar desastres o quemar algún fusible o polímetro de cuando en vez! Así que no hay que tener miedo, de todo ello hablaremos a su debido tiempo.

Para finalizar, recordemos la definición de amperio:

Amperio: unidad fundamental del Sistema Internacional de Unidades para medir la intensidad de una corriente eléctrica que equivale a un culombio por segundo.

Apuntes adicionales: el efecto motor y la ley de Ampère

El taladro percutor, quizá la más útil de las herramientas eléctricas para el aficionado al bricolaje, no existiría sin el efecto motor, uno de los muchos descubrimientos del matemático y físico francés Ampère. Por tanto, hablar de este asunto en la sección de apuntes adicionales (y opcionales) del curso Electricidad Fácil parece más que apropiado.

André-Marie Ampère nació en la ciudad de Lyon, Francia. No cursó estudios reglados, pero tuvo la suerte de contar con una amplia biblioteca en su propia casa, pues era hijo de una familia acomodada. Tras su educación autodidacta, trabajó de profesor en la École polytechnique de París. Y desde 1809, en dicha escuela, ejerció como catedrático de física.

El científico escocés James Clerk Maxwell, quien formuló la teoría clásica de la radiación electromagnética, dijo que la ley de Ampère era uno de los grandes logros de la ciencia. Enunciada en 1831, esta ley relaciona un campo magnético estático con su causa: una corriente eléctrica estacionaria. Es la ley que describe la acción mecánica entre corrientes eléctricas.

Pero, en palabras más sencillas, ¿qué dice la ley de Ampère? ¿Qué es el efecto motor?

Lo que Ampère descubrió es que dos cables se pueden atraer o repeler cuando por ellos circula una corriente eléctrica. Lo hizo basándose en el trabajo de Hans Cristian Ørsted. Quien, aparte de darse cuenta de que se produce un campo magnético alrededor de un cable cuando fluye por él una corriente eléctrica, aisló el aluminio.

En concreto, en dos cables en paralelo:

  • Si los electrones fluyen en el mismo sentido en ambos cables, los cables se atraen
  • Pero si la corriente fluye en sentidos opuestos, los cables se repelen

Como pasa con los imanes, Ampère observó que un cable por el que circula una corriente eléctrica y se encuentra en el seno de un campo magnético se puede llegar a mover. Lo que su ley establece es que la acción mecánica entre los cables es directamente proporcional al largo de los cables y a la intensidad de las corrientes.

En conclusión, el descubrimiento del efecto motor por parte de Ampère fue primordial para la industria. No en vano, posibilitó la invención del motor eléctrico.

Torno eléctrico para mecanizado de metales Weiler Condor 81 Torno eléctrico para metales. El efecto motor es cardinal para la industria, pues su alma es el motor eléctrico.

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