Balance de amperios

(izquierda) Balanza Ampere tipo Rosa-Dorsey en la Oficina Nacional de Estándares de EE. UU. (ahora NIST ) en 1927. Las bobinas de corriente son visibles debajo de la balanza, unidas al brazo derecho. (derecha) Balanza Ampere construida en el antiguo Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada de Japón, ahora en el Museo Nacional de Naturaleza y Ciencia de Tokio , Japón.

La balanza de amperios (también conocida como balanza de corriente o balanza de Kelvin ) es un aparato electromecánico que se utiliza para la medición precisa de la unidad del SI de corriente eléctrica , el amperio . Fue inventada por William Thomson, primer barón Kelvin .

La corriente que se va a medir se hace pasar en serie a través de dos bobinas de alambre, una de las cuales está unida a un brazo de una balanza de precisión . La fuerza magnética entre las dos bobinas se mide por el peso necesario en el otro brazo de la balanza para mantenerla en equilibrio. Este valor se utiliza para calcular la magnitud de la corriente.

La principal desventaja de la balanza de amperios es que el cálculo de la corriente depende de las dimensiones de las bobinas. Por lo tanto, la precisión de la medición de la corriente está limitada por la exactitud con la que se pueden medir las bobinas y su rigidez mecánica.

Una versión más compleja de una balanza de amperios, que elimina esta fuente de imprecisión mediante un paso de calibración, es la balanza de Kibble , ^{[ 1 ]} inventada por Bryan Kibble en 1975. Este dispositivo experimental se desarrolló en laboratorios de metrología gubernamentales de todo el mundo con el objetivo de proporcionar una definición más precisa del kilogramo , el estándar mundial de masa . En esta aplicación, la balanza de Kibble funciona en sentido inverso a la balanza de amperios: se utilizó para pesar el Prototipo Internacional del Kilogramo , definiendo el kilogramo en términos de una corriente eléctrica y un voltaje. En 2019, el kilogramo, el amperio, el kelvin y el mol se redefinieron en términos de constantes fundamentales, eliminando la dependencia de objetos físicos.

Se pueden obtener lecturas aproximadas observando la posición de la pesa en la balanza, o bien, se puede obtener una lectura más precisa de la siguiente manera: El borde superior del estante sobre el que se deslizan las pesas está graduado en divisiones iguales, y la pesa cuenta con una lengüeta metálica afilada para determinar con precisión su posición en el estante. Dado que la corriente que circula por la balanza al alcanzar el equilibrio con una pesa determinada es proporcional a la raíz cuadrada del par generado por dicha pesa, se deduce que la intensidad de la corriente en equilibrio es proporcional al producto de la raíz cuadrada de la pesa utilizada y el desplazamiento de esta desde su posición inicial. Cada instrumento incluye un par de pesas y una tabla de raíces cuadradas, de modo que el producto de las raíces cuadradas del número correspondiente a la posición de la pesa deslizante y la constante determinada para cada pesa proporciona de inmediato el valor de la corriente en amperios. Cada una de estas balanzas está diseñada para cubrir un rango de lectura específico. Así, la balanza de centiamperios abarca de 1 a 100 centiamperios, la balanza de deciamperios de 1 a 100 deciamperios, la balanza de amperios de 1 a 100 amperios, etc.

• Este artículo incorpora texto de una publicación que ahora es de dominio público : Chisholm, Hugh , ed. (1911). " Amperímetro ". Encyclopædia Britannica (11.ª ed.). Cambridge University Press.