Por que um multímetro coloca mais voltagem para medir uma resistência menor?

Percebi esse comportamento em dois multímetros diferentes (também modelos e marcas diferentes). No começo, não coloquei um multímetro para medir a quantidade de voltagem alterada nas diferentes escalas do medidor: percebi isso usando minha própria língua (inferno, sim). Para ambos os multímetros que possuo, eu definitivamente podia sentir que o formigamento estava ficando mais forte quando a escala era menor.

Então: eu tentei medir a tensão aplicada às sondas de um multímetro em vários níveis de leitura da escala de resistência, usando o segundo multímetro para ler Volts. Estou bastante impressionado com os resultados.

Aqui está o que eu li. No lado esquerdo, está a configuração da escala do multímetro "medida"; à direita, a tensão que li:

• 200Ω -> 2,96V
• 2kΩ -> 2,95V
• 20kΩ -> 2,93V
• 200kΩ -> 2,69V
• 2MΩ -> 1,48V (que gota!)

Se eu mudar os medidores, as coisas ficam ainda mais confusas para mim:

• 200Ω -> 2,71V
• 2kΩ -> 2,69V
• 20kΩ -> 0,35V (!!)
• 200kΩ -> 0,32V
• 2MΩ -> 0,18V

Alguém pode esclarecer por que isso acontece? Eu esperaria que uma tensão mais alta fosse aplicada para medir maior resistência. Pouco antes de pressionar "Post", escolhi também medir a corrente - para diferentes escalas de ohmímetro. Adivinha o quê: eles definitivamente caíram também, mas não com a mesma proporção que a tensão. Estou confuso como o diabo. Obrigado!

1. Eu acho que a queda de tensão no seu exemplo principal é causada pela impedância de entrada do voltímetro (provavelmente em torno de 10M) que entra lentamente no alcance do ohmímetro.
2. Para a faixa de 20k ou mais, é novamente um problema de impedância de entrada do voltímetro. Eu acho que a faixa de 200Ω está relacionada à medição do diodo, que requer uma fonte de corrente semelhante a uma tensão relativamente alta. Isso deixa a faixa de 2kΩ, que provavelmente é implementada de maneira econômica com base na fonte atual da faixa de 200Ω.

Somente com o diagrama de circuitos a resposta pode ter 100% de certeza.

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Seu multímetro tentará medir ohms enviando uma corrente conhecida / definida através do resistor conectado. Essa corrente definida varia de acordo com a faixa em que o seu medidor está. No entanto, o multímetro não possui uma fonte de corrente ideal a bordo, mas tenta implementar uma fonte de corrente da tensão da bateria e de alguns semicondutores, portanto, a tensão da abraçadeira aberta nunca aumentará além da voltagem da bateria.

Sem saber por que a tensão cai tanto nas faixas mais altas, isso terá a ver com a maneira como a fonte de corrente é construída. Observe que a tensão 'alta' não é útil (quarta coluna abaixo) quando você perceber que o produto da faixa vezes a corrente de medição é muito menor que a tensão da abraçadeira aberta (segunda coluna).

Observe também que a tensão medida na faixa de resistência mais baixa é idêntica à tensão usada para medições de diodo nos três metros. Para medição de diodo, você deseja uma tensão relativamente alta para testar a queda de tensão relativamente alta em um diodo. Nesse caso, você ainda usa uma corrente constante, mas não está mais interessado na resistência e não na tensão medida real. Inútil construir duas fontes de corrente separadas para mais ou menos a mesma corrente. Por outro lado, é mais fácil construir uma fonte de corrente precisa se você permitir uma queda de tensão mais alta na fonte de corrente e não precisar da tensão de qualquer maneira (coluna a seguir).

Abaixo estão os resultados para meus medidores. Para dois em cada três a impedância de entrada do voltímetro (10MΩ) foi menor que a faixa do ohmímetro, então pulei esse valor. As colunas são as seguintes:

1. alcance
2. tensão da braçadeira aberta
3. corrente de medição
4. tensão máxima necessária para a medição (faixa × corrente), observe como essa tensão é razoavelmente constante!

$$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 3.25\text{V} &\Rightarrow& 785\text{µA}\\ 500Ω &\Rightarrow& 3.25\text{V} &\Rightarrow& 785\text{µA} &\Rightarrow& 500Ω × 785\text{µA} = 400\text{mV}\\ 5\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.19\text{V} &\Rightarrow& 91.5\text{µA} &\Rightarrow& 5\text{kΩ} × 91.5\text{µA} = 460\text{mV}\\ 50\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.18\text{V} ^{*)} &\Rightarrow& 11.5\text{µA} &\Rightarrow& 50\text{kΩ} × 11.5\text{µA} = 575\text{mV}\\ 500\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.09\text{V} ^{*)} &\Rightarrow& 1.1\text{µA} &\Rightarrow& 500\text{kΩ} × 1.1\text{µA} = 550\text{mV}\\ 5\text{MΩ} &\Rightarrow& 614\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 0.1\text{µA} \text{(last digit)}\\ 50\text{MΩ} &\Rightarrow& ? ^{*)} &\Rightarrow& ?\\ \end{array}$$

*) A tensão do grampo aberto para faixas> 5kΩ provavelmente será influenciada pela impedância de entrada de 10MΩ do voltímetro. Provavelmente todos deveriam ler 1,20V.

SBC811 (bateria de 3V)

$$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 1.36\text{V} &\Rightarrow& 517\text{µA}\\ 200Ω &\Rightarrow& 1.36\text{V} &\Rightarrow& 517\text{µA} &\Rightarrow& 200Ω × 517\text{µA} = 103\text{mV}\\ 2\text{kΩ} &\Rightarrow& 645\text{mV} &\Rightarrow& 85.4\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{kΩ} × 85.4\text{µA} = 171\text{mV}\\ 20\text{kΩ} &\Rightarrow& 645\text{mV} &\Rightarrow& 21.7\text{µA} &\Rightarrow& 20\text{kΩ} × 21.7\text{µA} = 434\text{mV}\\ 200\text{kΩ} &\Rightarrow& 637\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 3.71\text{µA} &\Rightarrow& 200\text{kΩ} × 3.71\text{µA} = 742\text{mV}\\ 2\text{MΩ} &\Rightarrow& 563\text{mV} ^{*)}&\Rightarrow& 0.44\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{MΩ} × 0.44\text{µA} = 880\text{mV}\\ 20\text{MΩ} &\Rightarrow& ? ^{*)} &\Rightarrow& 0.09\text{µA} \text{(last digit)}\\ \end{array}$$

*) A tensão do grampo aberto para faixas> 2kΩ provavelmente será influenciada pela impedância de entrada de 10MΩ do voltímetro. Provavelmente todos deveriam ler 645mV.

DT-830B (bateria de 9V)

$$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 2.63\text{V} &\Rightarrow& 1123\text{µA} \\ 200Ω &\Rightarrow& 2.63\text{V} &\Rightarrow& 1123\text{µA} &\Rightarrow& 200Ω × 1123\text{µA} = 224\text{mV}\\ 2\text{kΩ} &\Rightarrow& 299\text{mV} &\Rightarrow& 70\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{kΩ} × 70\text{µA} = 140\text{mV}\\ 20\text{kΩ} &\Rightarrow& 299\text{mV} &\Rightarrow& 23.0\text{µA} &\Rightarrow& 20\text{kΩ} × 23.0\text{µA} = 460\text{mV}\\ 200\text{kΩ} &\Rightarrow& 297\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 2.95\text{µA} &\Rightarrow& 200\text{kΩ} × 2.95\text{µA} = 590\text{mV}\\ 2\text{MΩ} &\Rightarrow& 275\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 0.35\text{µA} \text{(near scale low end)} &\Rightarrow& 2\text{MΩ} × 0.35\text{µA} = 700\text{mV}\\ \end{array}$$

*) A tensão do grampo aberto para faixas> 20kΩ provavelmente será influenciada pela impedância de entrada de 10MΩ do voltímetro. Provavelmente todos deveriam ler 300mV.

Uma boa maneira "linear" de medir a resistência é alimentar uma quantidade conhecida de corrente através do resistor e medir a tensão. Como a tensão será proporcional à resistência, um medidor cuja leitura seja proporcional à tensão lerá um valor proporcional à resistência.

Como os resistores variam em várias ordens de magnitude, não há uma quantidade única de corrente que funcione de maneira ideal para medir todas as resistências. Uma corrente de um microamp faria com que um resistor de 1M caísse um volt, mas faria com que um resistor de 1 ohm caísse apenas um microvolt. Um medidor com uma única fonte de corrente limitada a 2 volts e cuja leitura de tensão na faixa mais fina fosse exata apenas a um microvolt não seria capaz de medir resistências maiores que 2 megas e só poderia medir pequenas resistências precisas no ohm mais próximo . Se, em vez de usar uma única fonte de corrente de 1uA, um medidor usasse uma fonte de corrente de 0,1uA e uma fonte de corrente de 100uA, a fonte de corrente menor seria capaz de medir resistores de até 20 megas,