Resistencia interna del amperímetro: diseño y shunt

Un amperímetro ideal tiene resistencia interna cero (cortocircuito) para no alterar el circuito. En la práctica, usa un shunt (derivación) de resistencia muy baja en paralelo con un voltímetro sensible.

Diseño clásico (amperímetro analógico)

• Movimiento: bobina móvil (D'Arsonval) o hierro móvil. Sensibilidad: 50 µA - 1 mA fondo escala.
• Resistencia bobina (Rm): 10-1000 Ω.
• Shunt (Rs) en paralelo: desvía la mayor parte de la corriente.

Cálculo del shunt

Para medir I_max con movimiento I_fs (fondo escala) y R_m:

Rs = (I_fs × R_m) / (I_max - I_fs) ≈ (I_fs × R_m) / I_max (si I_max ≫ I_fs)

Ejemplo numérico

• Movimiento: 1 mA fondo escala, R_m = 100 Ω.
• Rango deseado: 10 A.
• Rs = (0,001 A × 100 Ω) / 10 A = 0,01 Ω = 10 mΩ.
• Potencia en shunt a 10 A: P = I²R = 100 × 0,01 = 1 W (usa 2-5 W).

Amperímetro digital (DMM)

• Shunt de precisión (0,001-0,1 Ω) + amplificador operacional / ADC sigma-delta.
• Resistencia de entrada (burden voltage): 0,1-1 mV/A. Ej: 10 A → 1-10 mV caída.
• Protección: fusible rápido (HRC) en entrada A (ej. 10 A / 1000 V).

Ley de Ohm en el shunt

V_shunt = I × R_shunt. El voltímetro interno mide V_shunt y muestra I = V_shunt / R_shunt.

Si 10 A producen 10 mV en shunt → R_shunt = 10 mV / 10 A = 0,001 Ω = 1 mΩ.

Errores comunes

• Caída de tensión (burden voltage) altera circuito de baja tensión.
• Calentamiento del shunt cambia R → deriva. Usa shunt de manganina (bajo coef. Tª).
• Inductancia parásita en shunt de hilo → error en corriente alterna/transitorios. Usa shunt plano (coaxial).