¿La medición de voltaje de una batería se realiza en serie?

Esta situación es paradójica, sí, pero debe comprender que 'serie' no significa 'no es paralelo', y viceversa.

• Todos los componentes que forman un bucle en el que se permite que fluya la corriente están en serie .

• Todos los bucles que comparten la misma diferencia de potencial entre ellos son en paralelo .

En su ejemplo, la corriente fluye de un terminal de batería a otro a través del voltímetro, que actúa como una resistencia muy grande (típicamente 10M-50M). La corriente fluye en un bucle, por lo tanto, los dos componentes están en serie entre sí . El voltaje en los terminales de la batería es igual al voltaje en el voltímetro, por lo tanto, los dos componentes también están en paralelo uno con otro .

Vuelve a mirar tu foto. En este sencillo caso, el medidor está en paralelo con la fuente de voltaje desde la perspectiva de la medición de voltaje.

El medidor también está en serie con la fuente de voltaje desde la perspectiva de la corriente que quiere fluir alrededor del bucle. Con suerte, la impedancia interna del voltímetro es muy alta, por lo que fluye muy poca corriente.

El voltímetro tiene una resistencia de alto ohmio (por ejemplo, 10 MΩ) que se coloca en serie con la batería. El voltímetro está realmente midiendo el voltaje a través de esta resistencia usando un ADC (convertidor analógico a digital) y usando ese voltaje que luego se muestra.

Reemplacé el voltímetro en su circuito por el que está en el diagrama. Haga clic con el botón derecho en la imagen y elija Ver imagen para ver una versión más grande.

En este circuito, la resistencia de entrada es un poco más de 11 MΩ. Hay un divisor de voltaje compuesto de R1 a R4 que se conecta a un interruptor selector para seleccionar uno de varios rangos de voltaje (20 mV, 2V, 20V y 200V) para ingresar al ADC (que está contenido dentro de IC1).

En este caso, establecería el interruptor de rango en 20V ya que está midiendo una batería de 5V (y el siguiente rango inferior es de 2V). Esto crea un divisor de voltaje con 10MΩ en la parte superior y 1MΩ + 110K + 1.1K en la parte inferior. Así que con una entrada de 5V, el ADC verá

$$ 5V \ times \ frac {1MΩ + 110K + 1.1K} {10MΩ + 1MΩ + 110K + 1.1K} = 5V \ times \ frac {1.1111MΩ} {11.1111MΩ} = 0.1V $$

Cuando mide el voltaje en los terminales rojo y negro, realmente está midiendo el voltaje en un divisor de resistencia, que también es el voltaje de la batería. Luego se escala para la entrada ADC.

Puede ayudarlo a pensar un poco diferente, ya que en su ejemplo tiene una fuente de alimentación (la batería) y una carga en lugar de, digamos, dos resistencias en paralelo.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Aquí podemos ver claramente que los dos voltajes están en paralelo . Lo que puede no ser tan claro es que las corrientes están en anti -parallel , es decir, están formando un bucle y, por lo tanto, como su corazonada le hizo creer, la corriente se está ejecutando en serie a través del bucle.

Otra forma de verlo: en la batería, la corriente está saliendo del terminal '+'. En la carga (voltímetro), la corriente entra en el terminal '+'.

El 'voltímetro' que usamos normalmente es realmente un amperímetro muy sensible con una gran resistencia en serie.

Lo que el 'voltímetro' está haciendo es medir la pequeña corriente que fluye a través de él (una medición en serie) y convertir este valor de corriente nuevamente en una lectura de 'voltaje' (es decir, el voltaje en los terminales = voltaje en el 'voltímetro' ).

Por la ley de Ohm (V = IR), sabemos que V es directamente proporcional a I , por lo que solo es una cuestión de cuán grande es R (la constante de proporcionalidad) para convertir una a la otra. .

Es mucho más fácil medir una corriente directamente (incluso las muy pequeñas) que medir la tensión directamente.

Ejemplos de 'voltímetros' que son realmente amperímetros:

Un multímetro de bobina móvil : una bobina móvil de bajo costo ' voltímetro ' suele ser un movimiento de 50 uA (bobina de 1000 ohmios). Para una lectura de ONE VOLT (escala completa) necesitamos tener una resistencia total de 20K. (A veces verá esto marcado en el medidor como 20K / voltio) es decir, 19k (externo) + 1k (medidor).

El interruptor selector de rango agrega resistencia adecuada en paralelo / serie al circuito básico del medidor

Un multímetro digital : requiere / mide una corriente mucho más baja, como 1M0 por voltio, y está más cerca de un voltímetro "ideal" que no tomaría corriente del circuito (¿resistencia infinita?).

La resistencia del 'voltímetro' solo es realmente importante si la corriente que se toma del circuito interfiere significativamente con la lectura. En el caso de una batería (muy baja resistencia interna) esto es altamente improbable.