Il Settore di Metrologia Elettrica svolge tre principali attività di ricerca riguardanti la metrologia elettrica per grandezze in continua, per grandezze in alternata e la metrologia elettrochimica.
In modo specifico nel Settore sono migliorati, mantenuti e disseminati i campioni di corrente, tensione continua, di resistenza, capacità, induttanza, trasferimento da alternata a continua, potenza ed energia elettrica e conducibilità elettrolitica.
Il Settore è stato coinvolto nello sviluppo di nuovi sistemi di misura e, come membro attivo del CCEM, CCQM, EUROMET e CODATA, ha preso parte all'attività di tali organismi e coordinato e partecipato a confronti internazionali.

Sono state studiate le proprietà di array di giunzioni Josephson ad alta temperatura critica (HTS) irradiate con microonde alla frequenza di 75 GHz. Gli array analizzati sono fabbricati su substrati con grani di differente orientamento; ciò consente di realizzare un numero elevato di giunzioni con un'elevata uniformità dei parametri. Tecniche di misura ad elevata sensibilità sono state adottate per valutare l'accuratezza della tensione dei gradini. E' stato inoltre messo a punto un nuovo metodo per l'irradiazione degli array, basato su un risonatore aperto, con il quale è possibile incrementare la tensione generata ed ottenere quindi un campione con accuratezza più elevata.

Caratteristica corrente-tensione a 75 K di un array con 64 giunzioni senza (a) e con (b) irradiazione. I grafici con scala amplificata consentono di valutare accuratamente l'ampiezza dei gradini con tensione costante.

E’ stato realizzato un prototipo di cella planare, a matrice di elettrodi, in collaborazione con il settore Elettromagnetismo Applicato per studiare il comportamento della corrente e della tensione elettrica in soluzioni acquose considerando diverse configurazioni di elettrodi. Misure preliminari di soluzioni acquose sono state eseguite per la determinazione delle costanti geometriche in funzione del numero e della posizione degli elettrodi resi attivi.
In collaborazione con l’azienda farmaceutica Abbott è stato sviluppato un sistema di misura in flusso per effettuare misure preliminari di conducibilità elettrolitica di acqua pura. E’ stato eseguito un confronto fra una cella conduttimetrica commerciale e la cella secondaria INRIM considerando anche gli effetti della CO₂ dell’aria.

Prototipo di cella a matrice di elettrodi per la misura di conducibilità elettrolitica.

Nel maggio 2006 l'INRIM ha partecipato al confronto internazionale EUROMET.EM-S24 "Comparison of small current sources", che ha coinvolto dieci laboratori europei. Due campioni viaggiatori (misuratori di corrente commerciali) sono stati tarati sui valori 100 pA, 10 pA, 1 pA e 100 fA. Sono state altresì dichiarate le corrispondenti Calibration and Measurement Capabilities (CMC) per l'MRA.

Al fine di consolidare le misure di tensioni alternate a livello del millivolt e per frequenze fino ad 1 MHz, sono stati impiegati dei divisori induttivi a larga banda appositamente costruiti. Inoltre, per questi divisori, sono stati sperimentati dei sistemi di compensazione del carico.
Sono stati costruiti derivatori coassiali per correnti fino a 2 A ed il progetto è stato recentemente esteso a derivatori per correnti fino a 20 A e per frequenze fino a 100 kHz, dove i problemi termici sono più rilevanti.
Per la riferibilità di analizzatori di power quality è stato messo a punto un sistema sperimentale per generare segnali di tensione e di corrente tarati, sia in regime periodico distorto e sia affetti da eventi casuali conosciuti.

Derivatori in alta frequenza per la corrente nominale di 2 A.

È stato analizzato teoricamente un metodo per derivare il chilogrammo e per misurare la costante di Planck a partire da grandezze di tipo elettrico. Attualmente è in corso la costruzione di un sistema atto a dimostrare la funzionalità del metodo. Sono stati intrapresi esperimenti per di deposizione e di dissoluzione di metalli in opportune soluzioni mirati a valutare la fattibilità di una determinazione della costante di Faraday per via elettrochimica.

Il laboratorio ha provveduto realizzare, mantenere e disseminare i camponi primari fino a 40 GHz per la grandezza potenza e fra 30 kHz e 110 GHz per i parametri di diffusione (S). L’attività principale ha coinvolto i campioni di potenza, attualmente basati su un microcalorimetro a doppia linea di inserzione di tipo migliorato ed ottimizzato per l’impiego di sensori termoelettrici nel ruolo di campioni di trasferimento. Per ovviare alla ridotta sensibilità del microcalorimetro al di sotto dei 10 MHz si è poi sviluppato un apposito convertitore termicoAC-DC.
Con l’introduzione di un nuovo analizzatore di reti vettoriale le misure dei parametri S sono ora possibili senza discontinuità in tutto il campo fra 30 kHz e 110 GHz.

Convertitore termico calorimetrico per campione di potenza sotto 10 MHz.

E' stato sviluppato un nuovo ponte in quadratura coassiale, per il confronto R-C alle audiofrequenze. Verrà impiegato nella catena di riferibilità per la realizzazione del farad. Nella concezione, innovativa, il numero di componenti elettromagnetici è ridotto al minimo: le tensioni e correnti necessarie sono sintetizzate digitalmente. Si prevede un'accuratezza finale dell'ordine di 10^-7 o migliore.
E' stato pubblicato sul KCDB del BIPM il rapporto sul confronto internazionale EUROMET.EM-S20, "Intercomparison of a 100 mH inductance standard" (l'INRIM è laboratorio pilota). La figura mostra le deviazioni dei risultati dei partecipanti dal valore di riferimento. L'INRIM è anche laboratorio pilota del confronto EUROMET.EM-S28 (follow-up).

EUROMET.EM-S20: deviazioni dei risultati dei partecipanti dal valore di riferimento.