Součástí instrumentální chemické analýzy jsou metody, jimiž se měří základní elektrické veličiny, např. napětí, proud, odpor, vodivost, kapacita, náboj. Kromě tradiční měřicí techniky (analogové, digitální) lze využít i obvodů s operačními zesilovači.

III.1. Měření napětí a proudu

Elektrické napětí se měří voltmetrem připojeným paralelně ke spotřebiči nebo k bodům, mezi nimiž se má měřit potenciální rozdíl.

Proud se měří ampérmetrem připojeným ke spotřebiči sériově.

Princip měření: a) napětí, b) proudu

Zvětšení rozsahu ampérmetru

Měřicí rozsah ampérmetru se zvětší připojením odporu R_b jako bočníku.

Může-li ampérmetrem procházet maximální proud I_A, zvětšený (celkový) proud bude mít hodnotu nI_A. Proud nI_A se v uzlu rozdělí do dvou větví v obráceném poměru k odporům R_A ampérmetru a R_b bočníku, takže bočníkem pak bude protékat proud I_b = (n-1)I_A. Bude tedy platit I_A : (n-1)I_A = R_b : R_A

a odtud pro bočník plyne

     (III.1)

Pozn.: V ampérmetru jsou bočníky pro různé rozsahy zabudovány uvnitř přístroje, jejich paralelní připojení k měřicímu systému se děje pomocí přepínače.

Zvětšení rozsahu voltmetru

Měřicí rozsah voltmetru se zvětší předřazeným rezistorem R_p (tzv. předřadníkem), připojeným sériově k měřicímu přístroji.

Má-li se maximální rozsah voltmetru U_V zvětšit na hodnotu U = nU_V, musí být na předřadníku napětí (n-1)U_V. Pak pro poměr odporu R_p a odporu R_V platí (sériové zapojení rezistorů) R_p : R_V = U_p : U_V = (n-1)U_V : U_V

a odtud

     (III.2)

Pozn.: Ve voltmetru jsou předřadné rezistory pro různé rozsahy zabudovány uvnitř přístroje a jejich připojení k měřicímu systému se děje pomocí přepínače.

Příklady

Příklad III.1.1 

Jak velký bočník je třeba připojit k ampérmetru s rozsahem do 5A a vnitřním odporem 4 Ω, aby se rozsah přístroje zvětšil na 30A ?

Příklad III.1.2 

K miliampérmetru s rozsahem 0 - 100 mA a odporem R_A = 15 Ω byl paralelně připojen bočník o hodnotě R_b = 10 Ω. Jaký proud teče obvodem, ukazuje-li přístroj hodnotu 80 mA?

Příklad III.1.3 

Jak velký rezistor je třeba předřadit milivoltmetru s rozsahem do 250 mV a odporem R_V = 5 kΩ, aby se jeho rozsah zvětšil na 4 volty?

Příklad III.1.4 

Jaký vnitřní odpor R_V má milivoltmetr s rozsahem stupnice 0 až 120 mV, jestliže s předřazeným rezistorem R_p = 5 kΩ přístroj při napětí 1 V ukazuje hodnotu 90,9 mV?

Příklad III.1.5 

Jaký odpor R_p by měl mít předřadník milivoltmetru s rozsahem 60 mV a vnitřním odporem R_V = 30 Ω, aby se rozsah přístroje zvětšil na 120 V? Jaký proud prochází přístrojem při maximální hodnotě stupnice?

Příklad III.1.6 

Voltmetr s vnitřním odporem R_V = 3000 Ω, má rozsah do 150 V. a) Jaký proud teče voltmetrem při plné výchylce? b) Jaký předřadník je třeba zařadit pro rozsah do 600 V?