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Voltmètre
Un voltmètre est un appareil électrique qui mesure la différence de potentiel ou la tension entre deux points. Il est connecté en parallèle avec l'élé…
Dans un circuit électrique, un voltmètre connecté en parallèle à l’élément du circuit mesure la différence de potentiel entre les deux points de l’élément du circuit.
Un voltmètre idéal doit avoir une résistance infinie afin qu’il ne tire pas de courant du circuit. Cependant, les voltmètres réels ont une résistance finie.
Il est souhaitable d’avoir une grande valeur de résistance afin que la connexion du voltmètre à un circuit ne modifie pas sensiblement la différence de potentiel mesurée.
N’importe quel galvanomètre peut être converti en voltmètre en ajoutant une résistance de limitation de courant en série.
La différence de potentiel requise pour la déviation à pleine échelle pour le galvanomètre est en millivolts.
La portée du galvanomètre peut être augmentée en connectant une résistance de grande valeur en série avec la bobine.
Cette configuration répartit la différence de potentiel totale entre les deux composants en série. Par conséquent, seule une fraction de la différence de potentiel totale apparaît à travers la bobine.
À partir de cette expression, la valeur de la résistance série requise pour la conception d’un voltmètre avec lecture à pleine échelle peut être déterminée.
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Q1: Why is a voltmeter connected in parallel with a circuit element?
A voltmeter is connected in parallel because elements in parallel experience the same potential difference. This configuration allows the voltmeter to measure the voltage across the circuit element without being in series with the current path. Parallel connection ensures accurate measurement of the potential difference between two points.
Q2: What is the difference between an ideal and real voltmeter?
An ideal voltmeter has infinite resistance, so it draws no current from the circuit. Real voltmeters have finite resistance but should have high enough resistance to avoid significantly altering circuit currents. Inexpensive voltmeters have resistances around 10 megaohms, while high-precision voltmeters reach 10 gigaohms.
Q3: How can a galvanometer be converted into a voltmeter?
A galvanometer converts to a voltmeter by adding a high-value resistor in series with the coil. This series resistor limits current and extends the measurement range. The total potential difference distributes between the resistor and coil, so only a fraction appears across the galvanometer coil at full-scale deflection.
Q4: What role does the series resistor play in voltmeter design?
The series resistor in a voltmeter acts as a current-limiting component that extends the measurement range. It distributes the total potential difference between itself and the galvanometer coil. By calculating the appropriate series resistor value, designers can achieve full-scale deflection readings for specific voltage ranges.
Q5: Why do voltmeters need high resistance values?
High resistance in a voltmeter minimizes current draw from the circuit being measured. This prevents the voltmeter from appreciably altering the circuit's behavior or the measured potential difference. The higher the voltmeter's resistance, the less it disturbs the circuit and the more accurate the voltage measurement becomes.
Q6: What is electromyography and how does it use a voltmeter?
Electromyography is a medical diagnostic technique that uses a sensitive voltmeter to measure electrical activity in muscles. A fine needle with two electrodes is inserted into muscle tissue, and the voltmeter measures the potential difference between the electrodes. Physicians use these readings to diagnose neurological and neuromuscular diseases.
Q7: How does voltmeter resistance affect circuit measurements?
Voltmeter resistance directly impacts measurement accuracy. If resistance is too low, the voltmeter draws significant current and alters the circuit's behavior, leading to inaccurate readings. Sufficient resistance ensures the voltmeter measures the true potential difference without substantially changing the currents in the circuit being analyzed.