どのような条件下で、電圧計を使用すると、電流を測定するために電流計よりも正確になりますか？

次のように、抵抗R1に接続された電圧源V1を持つ単純な回路があるとします。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

電流計を直列に接続すると、電流計の内部抵抗が実際の電流読み取り値に影響し、エラーが発生します。しかし、電圧計（内部抵抗が高い）をR1に並列に接続し、測定された電圧をR1で割って電流を計算することもできます。電圧計の内部抵抗による誤差はまだありますが、どちらがより正確でしょうか？より具体的には、どのような条件（つまり、大電流/小電流、R1、V1など）で、電流計の代わりに電圧計を使用して2番目のアプローチを使用する方が正確ですか？

2つの例を考えてみましょう。1つは高電流で低抵抗、もう1つは低電流で高抵抗です。また、電流計の抵抗が$1\Omega$ 電圧計のインピーダンスは $1M\Omega$

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

この回路には、非常に低いインピーダンスソースと低い負荷抵抗があります。この状況は電流計にとってひどく良くありません。$1\Omega$ 総抵抗を次のように変更します $11\Omega$、これはかなり大きな変化です。ただし、電圧計は、負荷抵抗と比較してインピーダンスが非常に高いため、ほとんど影響を受けません。さらに、ソースの出力インピーダンスが非常に低いため、別の負荷を並列に追加しても、V1の両端の電圧にはほとんど影響しません。この場合、負荷抵抗が正確にわかっていると仮定すると、電圧計の方が適しています。

^{この回路をシミュレート}

この回路では、負荷インピーダンスと信号源インピーダンスの両方が高くなっています。電圧計をR1と並列に配置すると、$1M\Omega$ 入力インピーダンスはR1にかなり近く、これを次のように変更します。 $90.9k\Omega$。ただし、電流計の$1\Omega$ 抵抗は実際の負荷抵抗にはほとんど影響しません。 $100k\Omega$。さらに、V1のインピーダンスは非常に高いため、直列に負荷を追加しても、生成される電流にはほとんど影響しません。この場合、直列に電流計を追加する方が適切です。

ご覧のとおり、ソースインピーダンスが低い場所でインピーダンスが高い機器を選択し、ソースインピーダンスが高い場所でインピーダンスが低い機器を選択することは、機器を回路に追加することによって生じるエラーを最小限に抑えるための最良の選択です。

正確さを超えた理由はたくさんありますが、最初の例では正確さを考慮に入れています。これが私が扱ったいくつかの実際のアプリケーションです。まず、大学の環境からの2つ：

• わずかな可能性さえあれば、過渡電流またはグリッチが問題になります。電流計は応答が遅すぎますが、電圧計をオシロスコープと交換することができます（定電流モードでデジタル電源からLEDを駆動すると、時々電流が1mAステップになり、実験が中断されます）。
• 回路を壊したり、電源を切ったりすることなくメーターを取り外すことができるようにしたい場合（例：単純な電流源回路を備えた教育現場で複数のレーザーダイオード実験をセットアップする-測定 $V$ シリーズ全体 $1\Omega$ 駆動回路に組み込まれた抵抗器とメーターを離れて取ることができます。

次に、1つ（文字通り）自宅に近づきます。

• 自動車用電子機器では、接続電源に大電流が流れているが、その後、低電流を測定したい場合があります。（i）メーターをmAモードに設定する、メーターを短絡する、バッテリーを接続する、短絡を外す、または（ii）直列に電源抵抗を接続してその両端のVを測定する。マルチメータヒューズの供給が限られている場合は、後者が推奨されます。（私は数メートルにわたって200mAおよび10A DC範囲しか利用できませんでした。10A範囲は100mAの精度であり、ドレイン〜40mAを追跡しようとしていました）