Dans quelles conditions l'utilisation d'un voltmètre serait-elle plus précise qu'un ampèremètre pour mesurer le courant?

Supposons que vous ayez un circuit simple avec une source de tension V1 connectée à une résistance R1, comme ceci:

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Vous pouvez connecter un ampèremètre en série, puis la résistance interne de l'ampèremètre affecterait la lecture actuelle réelle, introduisant une erreur. Mais vous pouvez également connecter un voltmètre (avec une résistance interne élevée) en parallèle sur R1 et calculer le courant en divisant la tension mesurée par R1. Il y aurait toujours une erreur due à la résistance interne du voltmètre, mais laquelle serait plus précise? Ou plus précisément, dans quelles conditions (c.-à-d. Grand / petit courant, R1, V1, etc.) serait-il plus précis d'utiliser la deuxième approche, avec un voltmètre au lieu d'un ampèremètre?

Prenons deux exemples, l'un avec un courant élevé et une faible résistance, et l'autre avec un courant faible et une résistance élevée. Supposons également que notre ampèremètre ait une résistance de$1\Omega$ et notre voltmètre a une impédance de $1M\Omega$

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Dans ce circuit, nous avons une source à très faible impédance et une faible résistance de charge. Cette situation n'est pas très bonne pour un ampèremètre, car c'est la résistance au shunt de$1\Omega$ va changer la résistance totale à $11\Omega$, ce qui représente beaucoup de changements. Cependant, le voltmètre a une impédance si élevée par rapport à la résistance de charge qu'il ne l'affecte pratiquement pas. De plus, comme l'impédance de sortie de la source est très faible, l'ajout d'une autre charge en parallèle affectera très peu la tension aux bornes de V1. Dans ce cas, en supposant que la résistance de charge est connue avec précision, le voltmètre est le meilleur choix.

^{simuler ce circuit}

Dans ce circuit, les impédances de charge et de source sont élevées. Si nous mettons le Voltmètre en parallèle avec R1, le$1M\Omega$ l'impédance d'entrée est assez proche de R1, et la changera en $90.9k\Omega$. Cependant, l'ampèremètre$1\Omega$ la résistance n'affectera guère la résistance de charge réelle, car elle est tellement inférieure à $100k\Omega$. De plus, comme l'impédance de V1 est très élevée, l'ajout d'une charge en série n'affectera guère le courant qu'il produit. Dans ce cas, l'ajout d'un ampèremètre en série est le meilleur choix.

Comme vous pouvez le voir, choisir un instrument avec une impédance élevée lorsque l'impédance de la source est faible et une impédance faible lorsque l'impédance de la source est élevée sont les meilleurs choix pour minimiser l'erreur causée par l'ajout de l'instrument au circuit.

Il existe de nombreuses raisons au-delà de la précision, bien que la précision entre en jeu dans mon premier exemple. Voici quelques applications du monde réel que j'ai traitées. Premièrement, deux de milieux universitaires:

• S'il y a même la moindre chance que les transitoires ou les pics de courant actuels soient un problème. Un ampèremètre est trop lent pour répondre, mais vous pouvez remplacer le voltmètre par un oscilloscope (éteindre une LED sur une alimentation numérique en mode courant constant entraînait des pas occasionnels de 1 mA dans le courant, interrompant l'expérience).
• Lorsque vous souhaitez pouvoir retirer le multimètre sans interrompre le circuit ni mettre hors tension (par exemple, en configurant plusieurs expériences de diode laser dans un cadre éducatif avec un simple circuit de source de courant - mesurez $V$ à travers une série $1\Omega$ résistance intégrée dans le circuit d'entraînement et vous pouvez emporter le compteur.

Puis un (littéralement) plus près de chez moi:

• Dans l'électronique automobile, vous avez parfois un courant élevé sur la puissance de connexion, mais vous souhaitez mesurer le faible courant par la suite. Vous pouvez soit (i) régler le compteur en mode mA, le court-circuiter, connecter la batterie, retirer le court-circuit, ou (ii) connecter une résistance de puissance en série et mesurer V à travers. Ce dernier est recommandé si vous ne disposez que d'une offre limitée de fusibles multimètres. (Je n'avais que des gammes 200mA et 10A DC disponibles sur plusieurs mètres, les gammes 10A ont une précision de 100mA et j'essayais de localiser un drain ~ 40mA)