Для измерения разности потенциалов можно использовать экранированный электрометр (рис.). Электрометр дает определенное показание, когда сила, действующая между неподвижной и подвижной частями его стержня, достигает определенного значения; эта сила зависит от заряда стержня и индуцированного заряда на внутренней стороне защитного кожуха. Данному заряду на стержне отвечает данное электрическое поле между стержнем и внутренней стороной кожуха; тогда и разность потенциалов имеет определенное значение.
Следовательно, каждое показание электрометра соответствует определенному значению разности электрических потенциалов. И наоборот, всякий раз, когда разность потенциалов между стержнем и кожухом будет иметь одно и то же значение, поле и заряды внутри электрометра должны быть одними и теми же, и электрометр дает одно и то же показание.
Вместо измерения разности потенциалов электрометром более удобно использовать амперметр с последовательно присоединенным большим сопротивлением (рис.). При приложении различных разностей потенциалов V к концам этой цепи электрические поля, движущие заряды по цепи, пропорциональны разностям потенциалов. Например, если разность потенциалов поддерживается концентрацией зарядов на проводниках с двух сторон, поле и разность потенциалов пропорциональны этим зарядам. Таким образом, увеличение потенциала означает возрастание сил, действующих на заряды, способные перемещаться по проволоке высокого сопротивления и через амперметр. Такое возрастание сил приводит к увеличению силы тока в цепи, которая, следовательно, является мерой разности потенциалов. В обычных проводах, сила тока пропорциональна разности потенциалов, но так или иначе амперметр вместе с его добавочным большим сопротивлением можно проградуировать на разность потенциалов, пользуясь известными разностями потенциалов, поддерживаемыми батареями. После такой градуировки амперметра с большим добавочным сопротивлением он становится измерителем разности потенциалов. Обычно такие приборы называются вольтметрами.
Вольтметрами удобно пользоваться только тогда, когда их сопротивление настолько велико, что ток через вольтметр мал по сравнению с любыми другими токами, которые мы хотим поддерживать в цепи, или тогда, когда мы можем измерить разность потенциалов настолько быстро, что ток не может значительно изменить концентрацию, которую мы хотим сохранить. Если эти условия не обеспечиваются, необходимо использовать более сложные цепи, например цепи, называемые потенциометрами, которые вы можете изучить в лаборатории.