Zur Strom- und Spannungsmessung bestimmt man die Stärke I des durch ihn fließenden elektrischen Stroms zwischen den Endpunkten eines Leiters mit Widerstand R bzw. die elektrische Spannung U zwischen diesen Punkten. Da Strom, Spannung und Widerstand über das Ohm’sche Gesetz \(U = R \cdot I\) verknüpft sind, kann man im Prinzip mit demselben Messgerät bei bekanntem R sowohl Strom als auch Spannung bestimmen. Dabei wird das Gerät
- für die Strommessung mit dem Widerstand in Reihe geschaltet; der Innenwiderstand Ri des dann Amperemeter genannten Messinstruments muss möglichst klein sein (kleiner Spannungsabfall am Messgerät);
- für die Spannungsmessung parallel zum Widerstand geschaltet, der Innenwiderstand Ri des dann Voltmeter genannten Messinstruments muss dann möglichst groß sein (geringer Stromfluss durch das Messgerät, Abb.).
Die gebräuchlichsten Instrumente für die Strom- und Spannungsmessung sind das Drehspulinstrument und das Drehmagnetinstrument für Gleichstrom bzw. -spannung sowie das Dreheiseninstrument und das Elektrodynamometer für Wechselstrom bzw. -spannung. Alle diese Geräte nehmen eine Strommessung vor, aus welcher der Spannungsabfall über den bekannten Innenwiderstand errechnet wird. Ein echtes Spannungsmessgerät ist dagegen das Elektrometer, das leistungslos misst (bei der Spannungsmessung auf Grundlage einer Strommessung wird elektrische Leistung verbraucht).
Bei kleinen Spannungen oder Stromstärken liefern die verschiedenen Typen von Galvanometern besonders genaue Werte. Durch Zuschalten von weiteren bekannten Vorwiderständen lässt sich der Messbereich (also die von der Skala bzw. am Display angezeigte Größenordnung) eines Ampere- oder Voltmeters über viele Zehnerpotenzen variieren. Ein Gerät, das sowohl Gleich- und Wechselströme als auch Spannungen, Leitfähigkeiten und Widerstände in vielen Messbereichen bestimmen kann, nennt man Multimeter.
Hochfrequente Wechselströme oder sehr große Stromstärken und Spannungen misst man u. a. mit Hitzdrahtinstrumenten, welche die thermische Ausdehnung eines Metallfadens verwenden, oder mit elektronischen Voltmetern.