Prawo Ohma 2

Prawo Ohma kojarzone jest zazwyczaj z pierwszym prawem Ohma, czyli proporcjonalności napięcia U mierzonego na końcach przewodnika o oporze R do natężenia prądu płynącego przez ten przewodnik I, co wyraża się wzorem:

Pierwsze prawo Ohma [edytuj]

Natężenie prądu stałego I jest proporcjonalne do całkowitej siły elektromotorycznej w obwodzie zamkniętym lub do różnicy potencjałów (napięcia elektrycznego U) między końcami części obwodu nie zawierającej źródeł siły elektromotorycznej.

Prawidłowość tę odkrył w 1827 roku niemiecki fizyk, profesor politechniki w Norymberdze i uniwersytetu w Monachium Georg Simon Ohm. Można ją opisać jako:

Współczynnik proporcjonalności w tej relacji nazywany jest konduktancją, oznaczaną przez G.

lub w ujęciu tradycyjnym:

Odwrotność konduktancji nazywa się rezystancją (lub oporem elektrycznym) przewodnika i oznaczana jest wielką literą R:

Prawo Ohma określa opór elektryczny przewodnika:

Prawo to jest prawem doświadczalnym i jest dość dokładnie spełnione dla ustalonych warunków przepływu prądu, szczególnie temperatury przewodnika. Materiały, które się do niego stosują, nazywamy przewodnikami omowymi lub "przewodnikami liniowymi" - w odróżnieniu od przewodników nieliniowych, w których opór jest funkcją natężenia płynącego przez nie prądu. Prawo to także nie jest spełnione gdy zmieniają się parametry przewodnika, szczególnie temperatura. Ze wszystkich materiałów przewodzących prawo Ohma najdokładniej jest spełnione w przypadku metali.

Drugie prawo Ohma [edytuj]

Opór odcinka przewodnika o stałym przekroju poprzecznym jest proporcjonalny do długości tego odcinka i odwrotnie proporcjonalny do pola powierzchni przekroju

Prawo to można wyprowadzić z pierwszego prawa Ohma. Niech odcinek przewodnika o długości l ma ustalone pole powierzchni przekroju poprzecznego, wynoszące S. Jeśli do końców tego odcinka przyłożone zostanie napięcie U, to pole elektryczne wewnątrz przewodnika wyniesie:

Korzystając z definicji gęstości prądu, jako ilorazu natężenia prądu przez pole przekroju przewodnika w którym płynie prąd, dostajemy:

.

Korzystając z definicji różniczkowego prawa Ohma:

Korzystając z pierwszego prawa Ohma, oraz jeśli oznaczymy opór elektryczny właściwy jako:

otrzymujemy drugie prawa Ohma.

Prawo Ohma dla całego obwodu
Natężenie prądu płynącego przez obwód rzeczywisty jest wprost proporcjonalne do całkowitej siły elektromotorycznej przyłożonej do obwodu a odwrotnie proporcjonalne do sumy całkowitego oporu zewnętrznego i całkowitego oporu źródła w tym obwodzie.

Opór wewnętrzny ogniwa – występujący wewnątrz ogniwa chemicznego opór elektryczny, którego przyczyną są:

ograniczona szybkość procesów chemicznych zachodzących w ogniwie,
reakcje uboczne (niekorzystne) zachodzące w ogniwie.

Opór wewnętrzny ma wpływ na napięcie na zaciskach ogniwa, gdy pobierany jest z niego prąd. Spadek napięcia na oporze zewnętrznym można zapisać wzorem

gdzie

Stąd wynika, że

gdzie:

– siła elektromotoryczna ogniwa,

U – mierzone napięcie,

U_w – spadek napięcia w ogniwie wywołany jego oporem wewnętrznym,

r_w – opór wewnętrzny ogniwa,

I – natężenie prądu płynącego w obwodzie.

Wartość oporu wewnętrznego zależy od typu ogniwa i jest rzędu ułamka oma. W miarę zużycia opór ten rośnie.

Opór wewnętrzny ogniwa

Jak to napisano w rozdziale poświęconym sile elektromotorycznej ogniwa napięcie na ogniwie jest zależne od tego jak duży prąd jest z tego ogniwa czerpany.

Im więcej prądu czerpiemy z ogniwa (większe jest natężenie tego prądu), tym bardziej spada napięcie na zaciskach ogniwa.

U_{na_zaciskach_ogniwa} = E – U_spadku

Z kolei owo napięcie ubywające nam z siły elektromotorycznej U_spadku jest najczęściej prostą, liniową funkcją natężenia prądu płynącego w obwodzie:

U_spadku = I ∙ r_w

r_w – jest tu współczynnikiem proporcjonalności nazywanym oporem wewnętrznym ogniwa.

Jak z tego widać, napięcie na ogniwie można ostatecznie wyrazić wzorem:

U_{na_zaciskach_ogniwa} = E – I ∙ r_w

Na schematach opór wewnętrzny najczęściej jest zaznaczany poprzez podanie obok siły elektromotorycznej, dodatkowo małej litery r, lub rw .

Jednostką oporu wewnętrznego jest (podobnie jak każdego innego oporu elektrycznego) om:

[r] = Ω

Interpretacja oporu wewnętrznego ogniwa

Im większy jest opór wewnętrzny ogniwa, tym mniej energii da się z tego ogniwa czerpać. Największą wartość energii wydzielanej na zewnętrz występuje dla sytuacji, w której opór zewnętrzny jest równy wartości oporu wewnętrznego ogniwa.

Skąd się bierze zjawisko oporu wewnętrznego?

Najczęściej przyczyną istnienia oporu wewnętrznego są różne pasożytnicze (niekorzystne) zjawiska i procesy chemiczne zachodzące w ogniwie. Ogniwo chemiczne działa na zasadzie reakcji chemicznych w nim zachodzących. Przy dużej ilości czerpanego prądu reakcje "nie wyrabiają się" z dostarczaniem ładunków niezbędnych do pracy ogniwa.

Wyznaczanie oporu wewnetrznego i siły elektromotorycznej ogniwa.

Potrzebne przyrzady:

- ogniwo Leclanchego ( np. bateryjka 4,5 V )

- opornik zmienny zatyczkowy ( lub dwa ró$ne znane opory )

- amperomierz (analogowy lub cyfrowy)

Przebieg pomiarów:

1. Połaczyc układ według schematu.

2. Właczyc ogniwo do układu dopiero po sprawdzeniu połaczen przez prowadzacego

cwiczenie.

3. Przy ustawionym znanym oporze R1 zmierzyc nate$enie pradu I1 .

4. Przy ustawionym znanym oporze R2 zmierzyc nate$enie pradu I2 .

5. Zanotowac klase i zakres je$eli u$yto mierników analogowych.

E = I1 ( r + R1 ) - prawo Ohma dla całego obwodu

E = I2 ( r + R2 )- prawo Ohma dla całego obwodu

Stad E = I1 I2 ( R1 - R2 ) / ( I2 - I1 )

r = ( R2 I2 - R1 I1 ) / ( I1 - I2 )

Wykonujac scisłe obliczenia powinnismy jeszcze uwzglednic fakt, $e w naszym obwodzie

poza oporem zmiennym R1 lub R2 i oporem wewnetrznym ogniwa istnieje jeszcze opór

wewnetrzny RA stosowanego miernika pradu. Je$eli tego oporu nie uwzglednimy, to

wyznaczony opór wewnetrzny r bedzie obarczony błedem systematycznym - bedzie

zwiekszony o wartosc oporu wewnetrznego amperomierza. Dlatego wskazane jest

zastosowanie miernika o znanym oporze wewnetrznym lub miernika cyfrowego.

SEM ogniwa mo$na równie$ wyznaczyc przez bezposredni pomiar za pomoca woltomierza

elektrostatycznego lub cyfrowego oraz metoda kompensacji.

Bład bezwzgledny oporu wewnetrznego i SEM ogniwa obliczyc metoda max-min lub

ró$niczki zupełnej.

Siła elektromotoryczna (SEM) – czynnik powodujący przepływ prądu w obwodzie elektrycznym ^[1] równy energii elektrycznej uzyskanej przez jednostkowy ładunek przemieszczany w urządzeniu (źródle) prądu elektrycznego w przeciwnym kierunku do sił pola elektrycznego oddziałującego na ten ładunek.

Siła elektromotoryczna jest najważniejszym parametrem charakteryzującym źródła energii elektrycznej zwane też źródłami siły elektromotorycznej, są nimi generatory elektryczne (prądu stałego i zmiennego), baterie, termopary, fotoogniwa^[2][3].

Historia [edytuj]

SEM nie jest siłą w sensie normalnej, fizycznej definicji tego słowa, a nazwa ta jest swoistą pozostałością historyczną. Nazwę siła elektromotoryczna przypisuje się Alessandro Volta (1745–1827), który wynalazł ogniwo Volty. Słowo siła pierwotnie odnosiła się do czynnika rozdzielającego ładunki ujemne i dodatnie. Historycznie używano także nazwy Moc elektromotoryczna.

Definicja [edytuj]

Źródło siły elektromotorycznej przenosi ładunek elektryczny wbrew siłom pola elektrycznego. Siły przenoszące ładunek są nazywane siłami postronnymi. Siły postronne przenosząc ładunek wykonują pracę nad ładunkiem.

Siła elektromotoryczna źródła jest zdefiniowana jako iloraz pracy wykonanej przez źródło do wartości przenoszonego ładunku. ^[4]

gdzie:

- siła elektromotoryczna,
W - praca,
q - przepływający ładunek.

Jednostką siły elektromotorycznej jest dżul na kulomb równy voltowi.

Najważniejsze zależności [edytuj]

Siła elektromotoryczna w obwodzie z prądem jest równa stosunkowi mocy elektrycznej wydzielanej w obwodzie do natężenia prądu.

gdzie:

P - moc wydzielona w obwodzie;
I - natężenie prądu elektrycznego;

Przemiany energii w obwodzie elektrycznym [edytuj]

Z punktu widzenia elektryczności, wykonana praca nad nośnikiem ładunku, zamienia się na energię elektryczną, którą uzyskuje ładunek. Uzyskiwanie energii odbywa się w wyniku przesuwania ładunku przeciwko siłom pola elektrycznego. Wykonywanie pracy przez źródło odbywa się kosztem innej energii (np. energii chemicznej). Energia elektryczna nośników prądu zamienia się w odbiornikach na inne rodzaje energii. Z punktu widzenia energii, proces zachodzący w źródle napięcia można wyrazić:

W związku z opisanymi wyżej przemianami energii w obwodzie prądu elektrycznego, siła elektromotoryczna jest równa:

gdzie:

E_f - energia zewnętrzna, zamieniana na energię elektryczną
W - praca wykonywana przez źródło nad przeniesieniem ładunku
E_e - energia elektryczna, jaką uzyskuje ładunek w źródle i jaką oddaje w obwodzie,
E_g - energie, wykonane prace uzyskane z obwodów elektrycznych.

SEM a praca [edytuj]

Siła elektromotoryczna liczbowo jest równa pracy wykonanej przez zewnętrzne źródło energii, potrzebnej na jednokrotny obieg obwodu przez jednostkowy ładunek elektryczny ^[5].

Elementarną pracę wykonaną przez siłę wyraża wzór:

Jeśli wektor pola F jest siłą działającą na ładunek jednostkowy nośnika ładunku, SEM w obwodzie C wynosi:

SEM ogniwa a napięcie [edytuj]

Ładunek przenoszony w źródle przemieszcza się między punktami których różnica potencjałów (napięcie) jest równa sile elektromotorycznej. Napięcie na zaciskach źródła prądu zazwyczaj różni się od siły elektromotorycznej źródła, spowodowane jest to występowaniem w źródle oporu elektrycznego, zwanego oporem wewnętrznym źródła, polaryzacji elektrod i innych zjawisk. Występowanie tych zjawisk w źródle opisuje się równaniem:

gdzie:

U - napięcie na zaciskach źródła,
R_W - opór wewnętrzny źródła
I - natężenie prądu elektrycznego

Siła elektromotoryczna równa się napięciu (różnicy potencjałów) na zaciskach źródła prądu, gdy obwód jest otwarty (prąd nie płynie);

Jeśli zewnętrzny obwód nie jest podłączony do SEM, prąd elektryczny nie płynie przez źródło. W takim przypadku pomiędzy zaciskami źródła pojawia się pole elektryczne, które dokładnie znosi działanie SEM i ładunki elektryczne w źródle nie są przenoszone. Wówczas różnica potencjałów pomiędzy zaciskami jest równa SEM.

Źródłem tego pola są ładunki elektryczne rozdzielone przez proces wywołujący SEM. Na przykład, reakcja chemiczna w ogniwie chemicznym zachodzi tylko, gdy pole elektryczne pomiędzy rozdzielonymi ładunkami jest niewystarczające by zatrzymać reakcję.

Pomiar SEM [edytuj]

Energia elektryczna uzyskana przez jednostkowy ładunek przemieszczany przez SEM w źródle prądu w kierunku przeciwnym do sił pola elektrycznego równa jest różnicy potencjałów na końcówkach otwartego źródła prądu. Pomiar tej różnicy (napięcia) wymaga metody lub układu nie pobierającego prądu z mierzonego obwodu. Mierzona różnica potencjałów ma polaryzację przeciwną do kierunku działania SEM. W przypadku układów w których wielkość siły elektromotorycznej zależy od natężenia płynącego prądu (np. niektóre rodzaje prądnic), bezpośredni pomiar SEM nie jest możliwy i wymaga pomiarów pośrednich i obliczeń.

Siła elektromotoryczna indukcji [edytuj]

Indukcja elektromagnetyczna zachodząca w wyniku zmian pola magnetycznego objętego przewodnikiem przekształca energię mechaniczną w elektryczną. Zmiana pola magnetycznego może wynikać z ruchu przewodnika lub źródła pola magnetycznego, a wygenerowana w ten sposób SEM nazywana jest siłą elektromotoryczną rotacji, SEM wytworzona przez nieruchome przewodniki w wyniku zmian indukcji magnetycznej wywołaną zazwyczaj zmianą natężenia prądu generuje SEM indukcji nazywaną siłą elektromotoryczną transformacji.

Z prawa Faradaya wynika wzór:

Szczególnym przypadkiem indukcji elektromagnetycznej jest samoindukcja, która powoduje powstanie siły elektromotorycznej w obwodzie w wyniku zmian natężenia prądu w nim płynącego. Powstającą SEM wyraża wzór:

gdzie:

Φ_B - strumień indukcji magnetycznej,
t - czas
I - natężenie prądu,
L - indukcyjność obwodu magnetycznego.

Procesy wywołujące SEM [edytuj]

Niektóre procesy, w których powstaje siła elektromotoryczna:

przenoszenie ładunku np. maszyną elektrostatyczną (generator Van de Graaffa),
zjawisko Seebecka,
efekt Halla,
zjawisko piroelektryczne,
zjawisko piezoelektryczne,
zjawisko fotoelektryczne,
reakcje chemiczne,
indukcja elektromagnetyczna,
mechaniczne przenoszenie ładunków elektrycznych.
1. Łączenie ogniw.
W przypadku , gdy z jednego ogniwa nie można uzyskać prądu o dostatecznie dużym natężeniu, łączy się ogniwa w baterie. Ogniwa można łączyć w baterie szeregowo, bądź równolegle.
a) b)
Rys.1. Schematy idealizowane i rzeczywiste oraz ich schemat zastępczy łączenia ogniw w baterie: a) szeregowe, b) równoległe
Przy połączeniu szeregowym Rys.1.a) biegun dodatni każdego ogniwa łączymy z ujemnym biegunem następnego. Biegunami tak połączonej baterii są bieguny skrajnych ogniw (one zawsze będą różnych znaków).
Przy połączeniu równoległym Rys. 1.b) wszystkie bieguny poszczególnych ogniw jednego znaku łączymy razem. Bieguny ujemne wszystkich ogniw tworzą więc wspólny biegun ujemny baterii, bieguny dodatnie - wspólny biegun dodatni.
W praktyce łączy się w baterie tylko ogniwa jednakowe to znaczy o tej samej sile elektromotorycznej i otym samym oporze wewnętrznym. Jest to uzasadnione tym by jedno ogniwo lub grupy ogniw nie pracowały na inne ogniwa lecz oddawały wszystkie tą samą moc do obciążenia. Takie równomierne obciążenie poszczególnych jednakowych ogniw daje w efekcie możliwość maksymalnego wykorzystania całej energii zgromadzonej w baterii - maksymalną i ich żywotność. Na Rys. 1. przedstawiono zarówno przypadek ogólny dowolnego łączenia ogniw jak i optymalnego dla przypadku równości SEM (siły elektromotorycznej) i oporu wewnętrznego każdego z nich - schematy zastępcze.
***^?) Kiedy ogniwa łączymy w szereg, a kiedy równolegle ?
Zawsze odpowiedzią na tak postawione pytanie jest potrzebny prąd w obciążeniu (oporniku zewnętrznym R_Z), a zatem moc dostarczaną do odbiornika. W przypadku obwodu złożonego z jednego ogniwa i jednego opornika prąd płynący w obwodzie będzie wynosił:
Przy n jednakowych ogniwach, każde o sile elektromotorycznej E i oporze wewnętrznym R_W, połączonych w szereg, SEM baterii jest n krotnie większa i wynosi n x E. Również opór wewnętrzny zwiększa się n - krotnie. Natężenie prądu w obwodzie zasilanym przez taką baterię obliczamy z zależności: .
Przy połączeniu równoległym SEM baterii będzie taka sama jak pojedynczego ogniwa, a opór wewnętrzny n razy mniejszy. Natężenie prądu w tym przypadku będzie można obliczyć z zależności:
.
Można rozważyć dwa przypadki:
**** Zakładamy, że opór wewnętrzny baterii ogniw jest bardzo mały w porównaniu z oporem zewnętrznym (n x R_W << R_Z), (R_W/n<< R_Z) wówczas można zaniedbać wyrażenia (n x R_W) i (R_W/n), a odpowiednie wzory przyjmą postać
- stąd wniosek, że połączenie szeregowe daje tyle razy większe natężenie prądu płynącego przez opór zewnętrzny R_Z ile jest ogniw w baterii - w porównaniu z natężeniem prądu w obwodzie o takim samym oporze zewnętrznym, ale zasilanym przez jedno ogniwo. Dla połączenia równoległego natężenie prądu w obwodzie jest takie samo jak dla pojedynczego ogniwia. Zatem dla tego przypadku korzystniejsze jest połączenie szeregowe.
**** Zakładamy, że opór zewnętrzny jest mały w porównaniu z oporem wewnętrznym pojedynczego ogniwa (R_W > R_Z). Wówczas można zaniedbać we wzorach 1) i 2) opór R_Z i otrzymamay odpowiednio: oraz Korzystniejszym zatem połączeniem jest w tym przypadku połączenie równoległe. Przy tym połączeniu ogniw w baterię natężenie prądu jest n razy większe niż przy jednym ogniwie.
Przykłądem szeregowego łączenia ogniw może być płaska bateryjka używana do latarek ręcznych.
2. Akumulatory ołowiowe.
W specjalnego rodzaju ogniwach, tzw. akumulatorach, można odwrócić przebieg reakcji chemicznych, jakie zachodzą podczas czerpania z ogniwa prądu, bez wymiany elektrod, a tylko przez przepuszczanie przez akumulator prądu w przeciwnym kierunku.
Akumulator ołowiowy zbudowany jest z dwóch elektrod z czystego ołowiu zanurzonych w 20% wodnym roztworze kwasu siarkowego. Elektrody po pewnym czasie pokrywają się siarczanem ołowiu (PbSO₄). Gdy przyłożymy napięcie na bieguny to zacznie płynąć prąd i następuje polaryzacja elektrod. Jony SO₄^-- i 2H⁺ przemieszczają się do odpowiednich elektrod, na których zachodzą następujące reakcje:
na anodzie PbSO₄ + SO₄ + 2H₂O PbO₂ + 2H₂SO₄
na katodzie PbSO₄ + 2H Pb + H₂SO₄
Na anodzie powstaje tlenek ołowiu, na katodzie czysty ołów, przy czym zmniejsza się ilość wody, a zwiększa się ilość kwasu. Stężenie elektrolitu zatem wzrasta. Siła elektromotoryczna takiego „naładowanego” akumulatora wynosi około 2,1 ÷ 2,45 V. Podczas wyładowania prąd płynie w kierunku przeciwnym. Z roztworu wydziela się na katodzie reszta kwasowa, na anodzie wodór i zachodzą reakcje:
na anodzie PbO₂ + 2H + H₂SO₄ PbSO₄ + 2H₂ O
na katodzie Pb + SO₄ PbSO₄
Elektrody wracają do stanu początkowego, równocześnie ilość kwasu się zmniejsza, a zawartość wody w kwasie rośnie. Stężenie elektrolitu podczas wyładowania maleje.
Wielkością charakteryzującą akumulator jest jego pojemność.
Pojemność akumulatora jest to ilość ładunku elektrycznego, jaką możemy uzyskać przy całkowitym wyładowaniu akumulatora.
Jeżeli przez I oznaczymy prąd rozładowania, przez t czas rozładowania, to pojemność akumulatora jest równa iloczynowi Ixt (wyraża się w amperogodzinach Ah). Pojemność akumulatora zależy od powierzchni i grubości płyt stanowiących elektrody. By zwiększyć powierzchnię, na której zachodzą reakcje chemiczne, elektrody ołowiowe w kształcie kraty napełnia się specjslnie uformowanym porowatym „ciastem” z ołowiu lub tlenku ołowiu. Reakcje zachodzą wówczas na powierzchni jak równierz w porach ciasta. Pojemność zależy równierz od sposobu wyładowania akumulatora ( czy w sposób ciągły, czy z przerwami). Dla porównania pojemności różnych akumulatorów wprowadza się pojęcie 10 - godzinnej pojemności i normalnego prądu wyładowania.
9.7.4 Łączenie ogniw
Ogniwa możemy łączyć podobnie jak opory. Sposób połączenia zależy od tego, czy chcemy aby w obwodzie płynął duży, albo aby napięcie było wysokie.

Amperomierz – przyrząd pomiarowy służący do pomiaru natężenia prądu elektrycznego. W zależności od zakresu amperomierza używane są też nazwy: kiloamperomierz, miliamperomierz, mikroamperomierz.

Pomiaru natężenia prądu dokonuje się poprzez oddziaływanie przewodnika z prądem i pola magnetycznego budując następujące rodzaje amperomierzy:

magnetoelektryczny
elektromagnetyczny
elektrodynamiczny
indukcyjny.

Stosowane są też amperomierze cieplne i termoelektryczne wykorzystujące efekt nagrzewania się przewodu, w którym płynie prąd. Amperomierze cieplne stosuje się w obwodach wielkiej częstotliwości gdzie indukcyjność cewki amperomierza magnetycznego wprowadzałaby duże zmiany w obwodzie.

Specjalną odmianą amperomierzy są amperomierze cęgowe, które nie podłącza się do obwodu elektrycznego.

Amperomierze mierząc prąd zmienny w zależności od typu amperomierza mierzą wartość średnią prądu (magnetoelektryczny) lub wartość skuteczną (elektrodynamiczne, elektromagnetyczne, indukcyjne, cieplne i termoelektryczne).

Przy pomiarach prądu stałego, dla zwiększenia zakresu pomiarowego cewkę ustroju łączy się równolegle z bocznikiem, przez który płynie część prądu. Wówczas odchylenie organu ruchomego mikroamperomierza jest proporcjonalne do prądu płynącego przez cały układ miernika. Współczynnik proporcjonalności pozwalający wyznaczyć rzeczywistą wartość prądu odpowiada, z pewną dokładnością, wartości stosunku rezystancji ustroju do rezystancji wewnętrznej całego miernika, wynikającej z równoległego połączenia rezystancji ustroju oraz bocznika. Do pomiaru dużych prądów stałych stosuje się również przekładniki prądu stałego tzw. transduktory. Ze względu na wyższe koszty rzadko stosowane.

Do rozszerzenia zakresu pomiarowego amperomierza przy pomiarach prądu przemiennego wykorzystuje się układ amperomierza z przekładnikiem prądowym.

Amperomierz jest włączany szeregowo w obwód elektryczny. Idealny amperomierz posiada nieskończenie małą rezystancję wewnętrzną. W amperomierzach rzeczywistych wartość rezystancji wewnętrznej jest różna od zera. W związku z tym występuje na nich spadek napięcia mający wpływ na dokładność wyniku dokonanego pomiaru. Rezystancję wewnętrzną amperomierza można pominąć w pomiarach technicznych, przy zachowaniu warunków znamionowych pomiaru.

Woltomierz jest to przyrząd pomiarowy za pomocą którego mierzy się napięcie elektryczne (jednostka napięcia wolt).

Jest włączany równolegle do obwodu elektrycznego. Idealny woltomierz posiada nieskończenie dużą rezystancję wewnętrzną. W związku z tym oczekuje się pomijalnie małego poboru prądu przez cewkę pomiarową.

Dokładność pomiaru [edytuj]

Obwody, w których dokonujemy pomiaru napięcia, mogą mieć różną konfigurację i parametry, które pod wpływem włączenia woltomierza do obwodu ulec mogą zmianie, obarczając wynik pomiaru pewnym błędem – gdyż woltomierz najczęściej czerpie zasilanie (energię) z układu. Zmiany te będą tym mniejsze im mniejsza będzie moc (tym samym natężenie prądu) pobierana przez woltomierz:

gdzie

U_V i I_V – napięcie na woltomierzu i natężenie prądu płynącego przez woltomierz,

R_V – opór woltomierza.

Dlatego też idealny woltomierz ma nieskończenie duży opór R_V (wówczas prąd I_V pobierany z obwodu dąży do zera – tym samym jak wynika z powyższego równania pobierana z układu moc jest minimalna).

Żaden realny woltomierz nie ma nieskończenie dużej rezystancji i dlatego każdy wynik pomiaru napięcia przy użyciu woltomierza obarczony jest pewnym błędem systematycznym związanym z metodą pomiaru. Dodanie poprawki jest konieczne, gdy błąd ten jest większy od 0,1 wartości błędu granicznego woltomierza.

Do oceny konieczności zastosowania poprawki stosuje się porównanie względnego błędu granicznego woltomierza ze względnym błędem systematycznym wyrażonym zależnością: