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Os voltímetros são inseridos em paralelo com os componentes entre os terminais dos quais se pretende medir uma diferença de potencial. O voltímetro deve ter uma resistência interna elevada, para não introduzir uma malha de derivação de corrente de valor não negligenciável no circuito a medir; essa corrente iria alterar a distribuição de correntes e tensões desse circuito. Exemplo: Na rede seguinte a introdução dum voltímetro que pode equivaler a uma resistência de 1MW entre A e B altera significativamente o circuito, ou seja a distribuição de correntes entre os diversos componentes:
A tensão que está entre A e B antes de introduzir o voltímetro no circuito, não tem o mesmo valor que a tensão que passa a existir depois da sua inserção, excepto se a resistência de entrada do voltímetro tiver um valor excepcionalmente elevado. Por isso para não perturbar o circuito usamos um voltímetro com 10.000MW:
A tensão lida é de 1,249V que será muito aproximadamente o valor verdadeiro. Vamos agora introduzir um segundo voltímetro Vb com uma resistência de entrada com o valor habitual de 10MW: O valor medido baixou para 833mV, o que constitui um erro apreciável.
Usando o circuito acima, que se comporta como ohmímetro pois permite medir a resistência do voltímetro, podemos concluir que a resistência interna do voltímetro é de 10MW. Na prática para obter uma medição aceitável basta que a resistência interna do voltímetro seja 100 a 1000 vezes (consoante a precisão desejada) a resistência interna do circuito entre os pontos nos quais se pretende medir a tensão. Vidé Teorema de Thevenin e circuitos equivalentes. Os instrumentos mais correntemente usados para medir uma tensão contínua são:
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