Для измерения напряжения на полюсах источника тока вольтметр подключают непосредственно к зажимам источника тока так, как показано на рисунке.

Таким образом, сопротивление вольтметра должно быть большим и тем большим, чем больше его номинальное напряжение. Из изложенного следует, что амперметр и вольтметр могут иметь измерительные механизмы одинакового устройства, отличающиеся только своими параметрами.

1. Что изменилось на участке цепи, если включенный параллельно вольтметр показывает уменьшение напряжения? А — вольтметром, Б — амперметром, В — омметром. Вольтметр, используемый в школьных опытах, пока­зан на рисунке, а, в лабораторных работах — на рисунке. Многие вольтметры по внешнему виду очень похожи на амперметры. Для отличия вольтметра от других электроизмерительных приборов на его шкале ставят букву V. На схемах вольтметр изображают кружком с буквой V внутри.

Амперме́тр (см. ампер + метр от μετρέω — измеряю) — прибор для измерения силы тока в амперах. Шкалу амперметров градуируют в микроамперах, миллиамперах, амперах или килоамперах в соответствии с пределами измерения прибора. Поэтому, чем ниже внутреннее сопротивление амперметра (в идеале — 0), тем меньше будет влияние прибора на исследуемый объект, и тем выше будет точность измерения.

В магнитоэлектрической системе прибора крутящий момент стрелки создаётся благодаря взаимодействию между полем постоянного магнита и током, который проходит через обмотку рамки (вращающий момент). С рамкой соединена стрелка, которая перемещается по шкале. Угол поворота стрелки устанавливается при равенстве вращающего момента и момента пружины.

В электродинамической системе измерительная головка состоит из неподвижной и подвижной катушек, соединённых параллельно или последовательно. При измерении напряжения вольтметр включают параллельно исследуемому участку электрической цепи. Это приводит к изменению общего сопротивления цепи и перераспределению напряжения между её элементами.

При этом, кроме сопротивления Rв, необходимо знать сопротивление цепи Rц, определение которого в сложной разветвлённой цепи может представить некоторые трудности. При наличии многопредельного магнитоэлектрического вольтметра измерения данным способом производят на двух смежных пределах, которым соответствует переходный множитель N = Rв2/Rв1.

Измерение очень высоких постоянных напряжений (например, на анодах кинескопов и осциллографических трубок) часто производится киловольтметрами. Входное сопротивление вольтметра Rв, если оно неизвестно, можно определить следующим образом. При одинаковом пределе измерений большее входное сопротивление имеет вольтметр, измеритель которого чувствительнее. Для многопредельных вольтметров актуальной является проблема защиты измерителя от многократных перегрузок, которые могут возникнуть при случайном неверном выборе предела измерений.

При Ux >= αUп1 напряжение на стабилитроне достигает значения Uст, стабилитрон пробивается и надёжно шунтирует цепь измерителя. Погрешность показаний вольтметра определяется классом точности его измерительного механизма, а также точностью подбора добавочных резисторов требуемого сопротивления и их стабильностью. В многопредельных вольтметрах регулировка магнитным шунтом возможна лишь на одном (исходном) пределе, тогда как переключаемые омические шунты могут подгоняться для каждого предела измерений.

§ 54. Каким должно быть сопротивление вольтметра и амперметра?

Кремниевый стабилитрон Д1 берётся с номинальным напряжением стабилизации Uст1= U1 и включается встречно по отношению к полярности измеряемого напряжения. При установке переключателя В в положение «U1» и входном напряжении Ux < Uст1 ток в цепи измерителя отсутствует. Следует учитывать некоторые особенности работы рассматриваемой схемы вольтметра.

Схема включения амперметра и вольтметра

Защиту измерителя можно осуществить посредством включения дополнительного стабилитрона Д3 в соответствии с принципами, изложенными в разделе Магнитоэлектрические вольтметры. В усилителях на электронных лампах, в отличие от транзисторных, управляющим параметром является не ток, а входное напряжение. Это позволяет создать на их основе вольтметр постоянного тока, имеющий очень высокое и неизменное по значению входное сопротивление на всех пределах измерений как высоковольтных, так и низковольтных.

При низковольтных пределах измерений (Uп <= 3...5 В) резистор Rк должен иметь малое сопротивление или может даже отсутствовать. Ионный ток сетки ослабляется с понижением анодного напряжения и напряжения накала. Резистор также защищает вольтметр от перегрузок при случайной подаче на входные зажимы большого положительного напряжения. Общим недостатком всех одноламповых вольтметров является заметный дрейф нуля, т. е. неустойчивость установки нуля измерителя, произведённой перед началом измерений.

Признаком наличия сеточного тока является разница в установке нуля измерителя при разомкнутых и короткозамкнутых входных зажимах вольтметра. Помимо магнитоэлектрических вольтметров, для измерения постоянных напряжений широко применяются электронные вольтметры (ламповые и транзисторные).

Читайте также: