¿En qué condiciones sería más preciso usar un voltímetro que un amperímetro para medir la corriente?

Suponga que tiene un circuito simple con una fuente de voltaje V1 conectada a una resistencia R1, como esta:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Puede conectar un amperímetro en serie, y luego la resistencia interna del amperímetro afectaría la lectura de corriente real, introduciendo algún error. Pero también podría conectar un voltímetro (con una resistencia interna alta) en paralelo a través de R1, y calcular la corriente dividiendo el voltaje medido por R1. Todavía habría algún error debido a la resistencia interna del voltímetro, pero ¿cuál sería más preciso? O más específicamente, ¿bajo qué condiciones (es decir, corriente grande / pequeña, R1, V1, etc.) sería más exacto usar el segundo enfoque, con un voltímetro en lugar de un amperímetro?

Tomemos dos ejemplos, uno con alta corriente y baja resistencia, y otro con baja corriente y alta resistencia. Supongamos también que nuestro amperímetro tiene una resistencia de$1\Omega$ y nuestro voltímetro tiene una impedancia de $1M\Omega$

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

En este circuito, tenemos una fuente de muy baja impedancia y una baja resistencia de carga. Esta situación no es terriblemente buena para un amperímetro, ya que es la resistencia de derivación de$1\Omega$ va a cambiar la resistencia total a $11\Omega$, lo cual es bastante cambio. Sin embargo, el voltímetro tiene una impedancia tan alta en comparación con la resistencia de carga que apenas la afecta. Además, dado que la impedancia de salida de la fuente es muy baja, agregar otra carga en paralelo afectará muy poco el voltaje a través de V1. En este caso, suponiendo que la resistencia de carga se conozca con precisión, el voltímetro es la mejor opción.

^{simular este circuito}

En este circuito, las impedancias de carga y fuente son altas. Si ponemos el voltímetro en paralelo con R1, el$1M\Omega$ la impedancia de entrada está bastante cerca de R1 y la cambiará a $90.9k\Omega$. Sin embargo, el amperímetro$1\Omega$ la resistencia apenas afectará la resistencia de carga real, ya que es mucho más baja que $100k\Omega$. Además, dado que la impedancia de V1 es muy alta, agregarle una carga en serie apenas afectará la corriente que produce. En este caso, agregar un amperímetro en serie es la mejor opción.

Como puede ver, elegir un instrumento con una impedancia alta donde la impedancia de la fuente es baja, y una impedancia baja cuando la impedancia de la fuente es alta, son las mejores opciones para minimizar el error causado al agregar el instrumento al circuito.

Hay muchas razones más allá de la precisión, aunque la precisión entra en juego en mi primer ejemplo. Aquí hay algunas aplicaciones del mundo real que he tratado. Primero, dos de entornos universitarios:

• Si existe la más mínima posibilidad de que los transitorios o problemas técnicos actuales sean un problema. Un amperímetro es demasiado lento para responder, pero podría cambiar el voltímetro por un osciloscopio (apagar un LED de una fuente de alimentación digital en modo de corriente constante condujo a pasos ocasionales de 1 mA en la corriente, interrumpiendo el experimento).
• Cuando desee poder quitar el medidor sin romper el circuito o apagarlo (por ejemplo, configurar múltiples experimentos con diodos láser en un entorno educativo con un simple circuito de fuente de corriente - mida $V$ a través de una serie $1\Omega$ resistencia integrada en el circuito de accionamiento y puede quitar el medidor.

Entonces uno (literalmente) más cerca de casa:

• En electrónica automotriz, a veces tiene una alta corriente en la potencia de conexión, pero luego desea medir la baja corriente. Puede (i) configurar el medidor en modo mA, ponerlo en cortocircuito, conectar la batería, quitar el cortocircuito o (ii) conectar una resistencia de potencia en serie y medir V a través de eso. Esto último se recomienda si solo tiene un suministro finito de fusibles multímetro. (Solo tenía rangos de 200 mA y 10 A CC disponibles en varios metros, los rangos de 10 A tienen una precisión de 100 mA y estaba tratando de localizar un drenaje ~ 40 mA)