Superwoltomierz i superamperomierz

W artykule pokazuję bardzo interesujące przykłady realizacji „superwoltomierza” i „superamperomierza”. Takie konstrukcje mogą się okazać bardzo przydatne do niektórych „trudnych pomiarów”. Podane przykłady i informacje warto też potraktować jako inspirację i zachętę do samodzielnych eksperymentów.

W numerze ZE 11/2025 było zadanie konkursowe – łamigłówka: zaproponuj sposób pomiaru źródeł napięcia o ogromnej oporności (i dużym napięciu). W następnym numerze ZE 12/2025 znalazła się pokrewna łamigłówka dotycząca pomiarów prądu.

Łamigłówki te miały zwrócić uwagę na niedoskonałość naszych woltomierzy i amperomierzy. Pojawia się pytanie o możliwość zwiększenia rezystancji woltomierza i zmniejszenie rezystancji amperomierza. Wiadomo bowiem, że idealny woltomierz miałby nieskończenie wielką oporność (rezystancję, impedancję) wewnętrzną. A idealny amperomierz miałby zerową oporność. Dołączenie takich doskonałych przyrządów nie zmieniłoby nic w badanym układzie – byłoby niezauważalne (pomijamy indukcyjność przewodów i pojemności montażowe, bo na razie rozważamy napięcia i prądy stałe).

Natomiast dołączenie rzeczywistych woltomierzy i amperomierzy w jakimś stopniu zmienia, zaburza sytuację w układzie. Starsi elektronicy wiedzą, że rezystancja woltomierzy wskazówkowych była zależna od zakresu. Dobre woltomierze miały rezystancję wewnętrzną 100 kiloomów na wolt, gorsze 5…20 kiloomów na wolt. Czyli na przykład dobry woltomierz (100 kΩ/V) o zakresie 10 V miał rezystancję jednego megaoma, a na zakresie 300 V – 30 megaomów.

W typowych cyfrowych multimetrach rezystancja wewnętrzna woltomierza na wszystkich zakresach jest zwykle równa 10 megaomów (albo 11 MΩ). To znaczy, że przykładowo przy pomiarze napięcia 200 woltów przez woltomierz w multimetrze płynie prąd 20 mikroamperów. Niby niewiele, ale w niektórych sytuacjach jest to niedopuszczalnie duże obciążenie. Prąd 20 mikroamperów wcale nie jest mały – powoduje bardzo wyraźne świecenie diody LED, jak widać na fotografii 1 oraz na fotografii tytułowej.

Pokazany jest tu pomiar napięcia stałego około 200 V. Multimetr z lewej strony to zwykły woltomierz (RM219 = ZT219), ma rezystancję wewnętrzną około 10 megaomów i mierzy napięcie w klasyczny sposób. W obwód dodatkowo włączyłem szeregowo niebieską diodę LED1 i zielony mikroamperomierz. Jak widać, płynie przez nią prąd około 20 mikroamperów, który powoduje zaskakująco jasne jej świecenie. Trzeci multimetr jest „superwoltomierzem” i mierzy to samo napięcie. Także i tu w szereg włączyłem diodę LED2, ale absolutnie nie widać jej świecenia i mikroamperomierz – czwarty miernik – pokazuje zero. W obwodzie pomiarowym też zapewne płynie jakiś prąd, ale tak mały, że tak czuły mikroamperomierz go nie wykrywa. Dzięki prostemu dodatkowi rezystancja wewnętrzna takiego „superwoltomierza” jest ogromna. Miernik pracuje jako miliwoltomierz, a wysokoomowy dzielnik ma stopień podziału 1000:1. Miernik podaje wynik w miliwoltach, ale przy obecności dzielnika 1000:1 niczego nie trzeba przeliczać – napięcie wyrażone jest w woltach. Wskazania „zwykłego woltomierza” oraz „superwoltomierza” (199,15 V, 198,52 V) różnią się, ale tylko o około 0,3 procent, czyli bardzo niewiele!

Fotografia 2 pokazuje „superamperomierz” –czerwony miernik współpracujący z zewnętrznym bocznikiem. Zasilacz Korad KKG305P pracuje w trybie prądowym CC i jego wskaźnik pokazuje wartość 4,999 A. Zwykły amperomierz z prawej strony pokazuje prąd 5,037 A, czyli o niecałe 0,8% więcej. „Superamperomierz” ma wskazanie 0,496 miliwolta (tak! 0,000496 V) i mniej więcej tak znikomo mały jest spadek napięcia na samym boczniku. Bocznik jest 750-amperowy o typowym spadku napięcia 75 mV, czyli ma rezystancję 0,1 milioma (0,0001 Ω), dlatego wynik trzeba pomnożyć przez 10.

W tym artykule pokazuję jak zrobić tego rodzaju „superprzyrządy” i gdzie można tanio kupić potrzebne rezystory. Natomiast w artykule „Skrajne pomiary” – możliwości i ograniczenia szerzej przedstawiam niedoskonałości przyrządów, rezystorów oraz występujące wtedy nieprzekraczalne granice.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w lutowym numerze czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 2/2026). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz na moim profilu Patronite, gdzie dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 15 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 2/2026 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

Uwaga! Wskazówki, jak nabyć pełne wersje dowolnych numerów ZE znajdują się na stronie:
https://piotr-gorecki.pl/n11.