§ 74. Измерение напряжения. Расширение пределов измерения вольтметра

Для измерения напряжения служат вольтметры, милливольтметры и микровольтметры различных систем. Эти приборы включают параллельно нагрузке, а потому сопротивление их должно быть как можно больше. В связи с этим уменьшается потребляемая прибором энергия и увеличивается достоверность произведенного измерения.
Для расширения пределов измерения вольтметра к обмотке измерительного механизма последовательно присоединяют многоомное сопротивление, носящее название добавочного сопротивления (r_д). Схема включения вольтметра с добавочным сопротивлением приведена на рис. 88.

При такой схеме из n частей напряжения, подлежащего измерению, на обмотку прибора приходится лишь одна часть, а остальные n — 1 частей — на добавочное сопротивление. Это происходит потому, что сопротивление r_д берется больше сопротивления вольтметра в n — 1 раз, а при последовательном соединении напряжение распределяется пропорционально величине сопротивления.
Добавочное сопротивление

r_д = r_в(n - 1) (99)

Общее измеренное напряжение равно сумме падения напряжения на этих сопротивлениях.
Число n показывает, во сколько раз расширяют предел измерения вольтметра.
Пусть имеющийся у нас вольтметр позволяет измерять напряжение U_в = 30 в, а необходимо измерить этим прибором напряжение U = 120 в. Значит, нужно расширить предел его измерения в

Добавочное сопротивление, которое надо присоединить последовательно к вольтметру, можно определить по формуле

r_д = r_в(n - 1).

Если сопротивление вольтметра r_в = 3000 ом, то для расширения предела измерения прибора в 4 раза необходимо, чтобы добавочное сопротивление

r_д = r_в(n - 1) = 3000(4 - 1) = 9000 ом.

После присоединения к вольтметру добавочного сопротивления каждое деление шкалы прибора будет соответствовать величине, в n раз большей, чем указано на ней. Например, в нашем случае, если стрелка прибора установится на цифре 30, то это будет означать, что напряжение

U = 30 · n = 30 · 4 = 120 в.

Добавочные сопротивления изготовляют чаще всего из манганина или константана. Оба эти материала имеют большое удельное сопротивление и малый температурный коэффициент сопротивления.
Шунты и добавочные сопротивления могут быть установлены внутри корпуса прибора или подключаться к его зажимам на время измерений.