¿Por qué un voltímetro debería tener una resistencia más alta que cualquier elemento del circuito a través del cual se conecta el voltímetro?

Según mi libro de texto, se dice que, para un amperímetro:

Es fundamental que la resistencia R A del amperímetro sea mucho menor que otras resistencias en el circuito. De lo contrario, la sola presencia del medidor cambiará la corriente a medir.

Lo que tiene un sentido intuitivo definitivo para mí. Uno esperaría que su resistencia sea muy baja, porque de lo contrario sería como tratar de medir la velocidad de un automóvil poniendo clavos debajo de los neumáticos justo antes.

Sin embargo, lo que dice para los voltímetros no es intuitivo para mí:

Es fundamental que la resistencia R V de un voltímetro sea mucho mayor que la resistencia de cualquier elemento del circuito a través del cual esté conectado el voltímetro. De lo contrario, el medidor altera la diferencia de potencial que se va a medir.

¿Por qué tener una pequeña resistencia causaría un obstáculo en algo? ¿Por qué es necesario restringir la corriente de los portadores de carga para medir la diferencia de potencial en el circuito? Esto viene de alguien que no está muy familiarizado con los circuitos en general, pero que intenta aprender gradualmente.

¿Sabías que existe un Stackexchange de ingeniería eléctrica ? Si busca allí, debería encontrar que esta pregunta ya se ha hecho muchas veces.
Considere el extremo: ¿Qué pasa si la resistencia del voltímetro es realmente baja... como casi un cortocircuito? ¿Te imaginas cómo poner un corto en alguna posición arbitraria en tu circuito podría tener efectos secundarios indeseables?

Respuestas (4)

Un voltímetro debe tener una resistencia mucho mayor en comparación con cualquier elemento del circuito al que esté conectado porque un voltímetro de baja resistencia interna extraería una corriente del circuito que cambia el voltaje en el elemento del circuito que está tratando de determinar. Una resistencia interna muy alta y, por lo tanto, una corriente muy pequeña a través del voltímetro asegura que haya una perturbación insignificante de las corrientes en el circuito y, por lo tanto, del voltaje a medir.

Oh, entonces estás diciendo que es similar a alguien que trata de contar el número de cachorros que corren en un camino dado desde tu casa en el camino donde puedes medirlo, pero, dada su agilidad, los cachorros intentarán correr hacia tu a su casa para saludarlo, lo que causaría que se contara una cantidad inexacta de cachorros en el camino si algunos se han retirado a su casa? Entonces, ¿su puerta debe mantenerse cerrada (alta resistencia) en lugar de abierta (baja resistencia) para asegurarse de que puede obtener el número correcto? Esa fue una analogía extraña, pero lo primero que me vino a la mente.
Sin embargo, ¿es correcta mi comprensión de por qué un amperímetro necesita una resistencia baja?
@sangstar: sí, su amperímetro insertado en la ruta actual de un circuito debe tener una resistencia interna que sea lo más lenta posible para no cambiar significativamente la corriente en el bucle medido.
¿Y mi analogía es la idea correcta para voltímetro?

Considere cómo se conectan un voltímetro y un amperímetro al circuito y cómo la resistencia del medidor alterará la resistencia total del circuito.

Un modelo simple para un voltímetro es una resistencia conocida, digamos R metro en serie con un amperímetro. La lectura actual se puede recalibrar en voltaje mediante la Ley de Ohm. El término diferencia de potencial da una idea de cómo se usa un voltímetro para medir el voltaje a través de una resistencia, digamos R : colocas el voltímetro a través de la resistencia R . Medición de la corriente a través R metro da el voltaje a través de ambos R metro y R . Desea que el voltímetro influya en la corriente que fluye a través del circuito original, por lo que necesita el valor de R metro en paralelo con R estar tan cerca de R como sea posible, lo que significa R metro es mucho más grande que cualquier resistencia en el circuito. Hay, por supuesto, una compensación, hacer R metro infinito significa que no fluye corriente a través del amperímetro.

Digamos que tenemos un suministro ideal de 2V y conectamos dos resistencias idénticas de resistencia r Ω en serie a través de ese suministro. Deberíamos tener 1V en cada resistencia.

Ahora tomamos nuestro DMM estándar de bog que tiene una resistencia de entrada de 10 METRO Ω e intente usarlo para medir el voltaje a través de una de las resistencias. ¿Cuál es nuestro voltaje medido?

Bueno, el medidor ahora está en paralelo con nuestra resistencia, por lo que debemos tener eso en cuenta cuando ejecutamos nuestro cálculo del divisor de voltaje, el valor de nuestra resistencia y medidor en paralelo es r × 10 7 r + 10 7 , por lo que nuestra ecuación del divisor de voltaje se convierte en

v = 2 r × 10 7 r + 10 7 r × 10 7 r + 10 7 + r = 2 r × 10 7 r × 10 7 + r ( r + 10 7 ) = 2 10 7 10 7 + r + 10 7 = 1 1 + r 2 ∗ 10 7

Ahora intentemos conectar algunos valores para r.

r = 10 0 → v ≈ 0.99999995
r = 10 3 → v ≈ 0.99995000
r = 10 6 → v ≈ 0.95238095
r = 10 7 → v ≈ 0.66666667
r = 10 9 → v ≈ 0.01960784

Vemos que cuando r es mucho menor que la resistencia de entrada de nuestro medidor, nuestro medidor solo tiene un pequeño efecto en el circuito, probablemente demasiado pequeño para medirlo, pero a medida que las resistencias en nuestro circuito aumentan, nuestro medidor tiene un efecto progresivamente mayor en el circuito hasta que cambia completamente el comportamiento.

¿Por qué un voltímetro debería tener una resistencia más alta que cualquier elemento del circuito a través del cual se conecta el voltímetro?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v