Il mio laboratorio (fig.1) è dotato dei sottoindicati multimetri :

1. multimetro analogico HIOKI model 3000 che integra le funzioni di Volmetro ed ohmmetro;
2. multimetro analogico ICE Super tester 680 R VII SERIE, che integra le funzioni di Amperometro, Voltmetro, di capacimetro, test continuità, prova diodi e led,  test efficienza batterie, decibel.
3. multimetro digitale 58202 che integra le funzioni di Voltmetro, amperometro, ohmmetro, capacimetro, termometro e controllo transistori;
4. multimetro digitale Philips mx-2008. che integra le funzioni di Voltmetro, amperometro ed ohmmetro.

In fig.4 è rappresentato lo schema dell' amperometro analogico.

Trattasi di un amperometro a bobina mobile costituito essenzialmente da un cilindretto in ferro dolce ad alta permeabilità magnetica,   intorno al quale è avvolta una spira, immerso in un campo magnetico.

Quando la spira viene percorsa da una corrente elettrica il cilindro ruota in misura proporzionale alla corrente; misurare la rotazione del cilindro equivale a misurare la corrente.

Per fare in modo che lo strumento possa misurare correnti superiori

al valore nominale dell'amperometro si pongono in parallelo delle resistenze di opportuno valore ( resistenze di shunt) come mostrato in fig.4.

Lo strumento indicato in fig.4 ha un fondo scala di 50 μA, una resistenza interna Ri di 100 Ω ed una tensione di fondo scala di  50 μA x 100Ω = 5mV.

Per calcolare le resistenze di shunt si opera in tala modo:

• per la portata 0,3 mA, per avere un fondo scala di 50 μA  e quindi 5mV, devo avere una R pari a 5mV/0,3 mA e quindi pari a 16,67 Ω; ma questa resistenza è il parallelo fra la resistenza interna di 100Ω e la resistenza incognita da porre che è quindi facile calcolare. Essa è pari a : 16,67xRi)/(Ri-16,67)= 20 Ω
• per la portata 3 mA, per avere un fondo scala di 50 microA  e quindi 5mV , devo avere una R pari a 5mV/3 mA e quindi pari a 1,667 Ω; ma questa resistenza è il parallelo fra la resistenza interna di 100Ω e la resistenza incognita da porre che è quindi facile calcolare. Essa è pari a : 1,667xRi)/(Ri-1,667)= 1,694 Ω;
• per la portata 30 mA, per avere un fondo scala di 50 microA  e quindi 5mV , devo avere una R pari a 5mV/30 mA e quindi pari a 0,1667 Ω; ma questa resistenza è il parallelo fra la resistenza interna di 100Ω e la resistenza incognita da porre che è quindi facile calcolare. Essa è pari a : 0,1667xRi)/(Ri-0,1667)=0,1669Ω;
• per la portata 0,3 A, per avere un fondo scala di 50 microA  e quindi 5mV , devo avere una R pari a 5mV/0,3 A e quindi pari a 0,01667 Ω; ma questa resistenza è il parallelo fra la resistenza interna di 100Ω e la resistenza incognita da porre che è quindi facile calcolare. Essa è pari a : 0,01667-Ri)/(Ri-0,01667)= 0,01667 Ω.

E' bene tener presente che l'amperometro non misura l'esatto valore della corrente del circuito in esame in quanto l'introduzione dello strumento crea una certa perturbazione della quale bisogna tener conto nell'interpretazione della misura effettuata.

In fig. 2 è rappresentato lo schema di un voltmetro analogico.

Con la rotazione della lancetta rossa viene selezionata la portata dello strumento (commutatore di portata).

Se voglio misurare una tensione compresa fra i 30 ed i 100 V porto la lancetta rossa sul valore 100.

Se la tensione da misurare è proprio pari a 100V  evidentemente il micro amperometro andrà a fondo scala segnando 50μA.

Infatti posso scrivere:

V=Ri cioè  100 = (100 + 1.999.900) x i da cui ricavo i= 100/2.000.000 = 50μA;

parimenti, se  la tensione da misurare è pari a 30 V  il microamperometro segnerà una corrente di 50 μA infatti poiché 30 = (100+599.900) x i , la corrente sarà pari a:

i= 30/600.000 = 50 μA.

Lo stesso ragionamento va fatto per le altre portate.

Il voltmetro va posto in parallelo all' elemeto ai cui capi va misurata la tensione e deve avere una resisteza per volt molto elevata per limitare gli errori di misura.

Questa resistenza per Volt è pari al rapporto fra le resistenze poste in serie (fig.2) e la corrispondente tensione ed è costante ; nel caso di fig.2  è pari a circa 20.000 Ω/V.

E' bene che tale valore sia sempre uguale o superiore a 20.000 Ω x volt.

Se prendiamo infatti in esame il circuito di fig.3 notiamo che se la resistenza del Voltmetro è pari per esempio a 10.000 Ω x Volt e che se la portata del voltmetro è di 10 Volt ho una resistenza del voltmetro pari a 10.000 Ω x 10= 100.000 Ω  che si pone in parallelo alla resistenza di 100.000 Ω del circuito.

A questo punto invece di misurare una tensione pari a:

 10 x 100.000/(100.000+100.000) = 5 V ne misurerò una pari a:

 10 x 50.000/(100.000 + 50.000) = 3,33 V con una differenza di ben 1,67 V pari al 33%. 

E' evidente che maggiore è la resistenza per Volt  minore è l'errore che si commette nella misura.

  In fig.5 è rappresentato lo schema dell' ohmmetro analogico.

Questo schema è semplice ed è realizzato   comunemente nei tester (o multimetri). Consiste in una pila, una resistenza variabile, e un amperometro magneto-elettrico . Inserendo la resistenza incognita in serie a questo circuito la deviazione dell'ago dello strumento è funzione inversa della resistenza incognita (con resistenza nulla si ha la massima deviazione, con resistenza via via crescente, la deviazione è sempre più piccola).

 Per compensare eventuali piccole variazioni della tensione della nostra pila bisogna, prima di effettuare la misura, cortocircuitare lo strumento e, attraverso la resistenza variabile, "azzerare" lo strumento.

 Questo tipo di strumento ha alcuni difetti intrinseci, il più grande è di non poter misurare valori resistivi oltre un certo valore. Valore che dipende dalla resistenza interna allo strumento medesimo e dalle caratteristiche interne dell'amperometro.

Un metodo per poter aggirare questo ostacolo consiste nel variare la resistenza del circuito come rappresentato in fig.5.

 Gli strumenti così costruiti, in genere, hanno più portate con costanti di moltiplicazione che usualmente sono 1 - 10 - 100 - 1.000.

 Il commutatore rotante, permette di variare la portata dello strumento.

 La scala di lettura di questi strumenti varia da infinito a zero.

 In questi strumenti, in genere, la pila è una comunissima pila commerciale da pochi volt.

Se si usasse, per aggirare l'ostacolo precedentemente accennato, una tensione di alimentazione crescente al crescere della resistenza incognita, non si potrebbe effettuare il necessario azzeramento dello strumento, visto che il circuito sarebbe attraversato, in questo caso, da una corrente maggiore della portata dello strumento magnetoelettrico; ciò provocherebbe il suo  danneggiamento.