Вимірювання напруги в ланцюгах постійного струму

При вимірі напруги вольтметр (мілівольтметр) включають паралельно ділянки кола, на якому треба виміряти напругу (паралельно резистору, джерела живлення і т. Д.). При цьому частина струму ланцюга відгалужується в вимірювальний прилад PU, викликаючи відхилення його стрілки. Таким чином, вольтметр по суті являє собою амперметр (міліамперметр), шкала якого проградуйована в одиницях напруги (вольтах, мілівольтах). Наприклад, мікроамперметр М24 зі струмом повного відхилення Iп = 100 мкА і внутрішнім опором Ri = 670 Ом можна використовувати як мілівольтметр з межею вимірювання напруги, рівним 67 мВ, так як при повному відхиленні стрілки падіння напруги на затискачах мікроамперметра (т. Е. На внутрішньому опорі) складе 0,067 В, або 67 мВ:
Ui = IпRi = 100-10 -6 * 670 = 0,067.
Чим більше внутрішній опір мікроамперметра, тим більша напруга може бути виміряна з його допомогою. Так як внутрішній опір визначається конструкцією приладу, і змінити його не можна, для вимірювання великої напруги послідовно з мікроамперметром включають додатковий резистор Rд.
В цьому випадку при струмі повного відхилення стрілки падіння напруги на резисторі R складе U2 = Iп (Ri + Rд) і буде більше падіння напруги на внутрішньому опорі мікроамперметра U1 = IпRi.
Розділивши U2 на U1, отримаємо формулу для розрахунку опору додаткового резистора:
n = U2 / U1 = Iп (Ri + Rд) / IпRi = (Ri + Rд) / Ri, звідки
Rд = (n-1) Ri, де n - число, яке вказує, у скільки разів слід збільшити межу вимірювання напруги.
Наприклад, якщо при вимірюванні напруги згаданим вище мікроамперметром М24 стрілка повинна повністю відхилятися при напрузі в 1 В, то n = 1В: 67 мВ = 1: 0,067≈15,
а опір додаткового резистора Rд має становити 9380 Ом, або 9,38 кОм:
Rд = (15-1) Ri = 14 * 670 = 9380.

Якщо використовувати не один, а кілька додаткових резисторів, можна виготовити багатограничний вольтметр. Перемикання на більший межа вимірювання напруги (наприклад, з 1 В на 10 В) здійснюється підключенням послідовно з мікроамперметром додаткового резистора Rд3, що має більший опір, ніж Rд4.
Додаткові резистори багатограничні вольтметра можуть бути включені так, як показано на малюнку.

Роль додаткових резисторів в цій схемі виконують для меж вимірювання: 1 В - R4; 10 В - послідовно з'єднані R3 і R4; 100 В - R2, R3 і R4; 500 В - весь ланцюжок з послідовно з'єднаних резисторів Rl, R2, R3 і R4.
Розглянуті варіанти многопредельних вольтметрів дозволяють вимірювати лише напруги в ланцюгах постійного струму. При цьому потрібно дотримуватись полярності підключення вольтметра до ділянки електричного кола, в іншому випадку відбудеться «зашкалюють» стрілки приладу вліво.