Unter welchen Bedingungen wäre die Verwendung eines Voltmeters genauer als ein Amperemeter zur Strommessung?

Angenommen, Sie haben eine einfache Schaltung mit einer Spannungsquelle V1, die an einen Widerstand R1 angeschlossen ist, wie folgt:

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Sie könnten ein Amperemeter in Reihe schalten, und dann würde der Innenwiderstand des Amperemeter den tatsächlichen Strommesswert beeinflussen und einen Fehler verursachen. Sie können aber auch ein Voltmeter (mit hohem Innenwiderstand) parallel an R1 anschließen und den Strom berechnen, indem Sie die gemessene Spannung durch R1 dividieren. Es würde immer noch einen Fehler aufgrund des Innenwiderstands des Voltmeters geben, aber welcher wäre genauer? Oder genauer gesagt, unter welchen Bedingungen (z. B. großer / kleiner Strom, R1, V1 usw.) wäre es genauer, den zweiten Ansatz mit einem Voltmeter anstelle eines Amperemeter zu verwenden?

Nehmen wir zwei Beispiele, eines mit hohem Strom und niedrigem Widerstand und eines mit niedrigem Strom und hohem Widerstand. Nehmen wir weiterhin an unseren Ammeter einen Widerstand von hat und unsere Voltmeter hat eine Impedanz von 1 M $1\Omega$$1M\Omega$

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

$1\Omega$$11\Omega$

^{simulieren Sie diese Schaltung}

$1M\Omega$$90.9k\Omega$$1\Omega$$100k\Omega$

Wie Sie sehen können, ist die Auswahl eines Instruments mit einer hohen Impedanz bei niedriger Quellenimpedanz und einer niedrigen Impedanz bei hoher Quellenimpedanz die beste Wahl, um den Fehler zu minimieren, der durch das Hinzufügen des Instruments zur Schaltung verursacht wird.

Es gibt viele Gründe, die über die Genauigkeit hinausgehen, obwohl die Genauigkeit in meinem ersten Beispiel eine Rolle spielt. Hier sind einige reale Anwendungen, mit denen ich mich befasst habe. Erstens zwei aus der Universität:

• Wenn es auch nur die geringste Chance gibt, sind Stromtransienten oder Störungen ein Problem. Ein Amperemeter reagiert zu langsam, aber Sie können das Voltmeter gegen ein Oszilloskop austauschen (das Ansteuern einer LED von einer digitalen Stromversorgung im Konstantstrommodus führte zu gelegentlichen 1-mA-Stromschritten, wodurch das Experiment unterbrochen wurde).
• $V$$1\Omega$

Dann einer (buchstäblich) näher zu Hause:

• In der Automobilelektronik haben Sie manchmal einen hohen Strom an der Verbindungsleistung, aber Sie möchten den niedrigen Strom danach messen. Sie können entweder (i) das Messgerät in den mA-Modus versetzen, kurzschließen, die Batterie anschließen, den Kurzschluss entfernen oder (ii) einen Leistungswiderstand in Reihe schalten und V darüber messen. Letzteres wird empfohlen, wenn Sie nur einen begrenzten Vorrat an Multimetersicherungen haben. (Ich hatte nur 200mA- und 10A-Gleichstrombereiche über mehrere Meter verfügbar, die 10A-Bereiche haben eine Genauigkeit von 100mA und ich habe versucht, einen Abfluss von ~ 40mA aufzuspüren.)