内部抵抗

質問

電流計の内部抵抗はできるだけ低いものがよくて、電圧計の内部抵抗はできるだけ高いものがいいのはどうしてですか？

回答No.2

siegmund · ベストアンサー

128yen さんのおっしゃるとおりで，もう説明は尽きているようなものですが，
ちょっとだけ補足してみましょう．

　　　┌───┐　　　┌───┐
　　┌┤電池Ｅ├───┤抵抗Ｒ├─────┐
　　│└───┘　　　└───┘　　　　　│
　　│　　　　　　　　　　　　　　　　　　│
　　└──────────────────┘

という回路を考えましょう．
電流は当然
(1)　I = E/R です．

電流計は

　　　┌───┐　　　┌───┐　　┌────┐
　　┌┤電池Ｅ├───┤抵抗Ｒ├──┤電流計R1├───┐
　　│└───┘　　　└───┘　　└────┘　　　│
　　│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│
　　└────────────────────────┘

の用に入れます．
電流計の内部抵抗を R1 としますと，全体の抵抗は R+R1，
流れる電流は
(2)　E/(R+R1)
で，(1)とは違ってしまいます．
でも，R >> R1 なら，違いは大したことありません．
こういうわけで，電流計の内部抵抗は小さい方が良いのです．

今度は，電流 I0 が流れていて抵抗の両端の電圧を測ることを考えましょう．
その電圧は，
(3)　E = I0 R
です
電圧計は

　　　　　　　　　　　┌────┐　　　　
　　　　　　　　　┌─┤電圧計R2├─┐
　　　　　　　　　│　└────┘　│
　　　　　　　　　│　　　　　　　　│　
　　　　　　　　　│　┌───┐　　│
　　　──────┴─┤抵抗Ｒ├──┴──
　　　　　　　　　　　└───┘　　　　

のようにつなぎます．
R と R1 は並列ですから，合成抵抗は 1/R(合成) = 1/R + 1/R2，すなわち
(4)　R(合成) = R R2/(R + R2)
で，実際に測定される電圧は
(5) E(実際) = I0 R(合成) = I0 R R2/(R + R2)
です．
R << R2 なら，R(合成)≒R ですから，(3)(5)の違いは大したことはありません．

電流計と電圧計との決定的な違いは，回路に直列に入れるか並列に入れるか
ということです．

なお．精密な電圧測定ではブリッジを使って，
電圧計に全く電流を流さないで測定することもあります．