Voltmeter meri efektivno vrednost napetosti in je zasnovan na elektrodinamičnem instrumentu. Sestavljata ga nepremična in vrtljiva tuljavica vezani zaporedno, skozi kateri teče tok i=U_x /R , ki je odvisen od merjene napetosti. Spiralni vzmeti proizvajata mehanski protimoment in hkrati dovajata tok skozi vrtljivo tuljavico, dušenje pa je elektromagnetno.

Električni vrtilni moment nastane zaradi sile magnetnega polja nepremične tuljave, ki je dvodelna, na vrtljivo tuljavico. Velikost navora je odvisna od tega, kolikšna je sprememba energije magnetnega polja, ki je odvisna od medsebojne induktivnosti in produkta tokov skozi tuljavici, oziroma od kvadrata napetosti. Že pri frekvenci 60 Hz, za katero je voltmeter v referenčnih pogojih, ima zato navor frekvenco 120 Hz. Tako hitrim spremembam elektromehanski instrument ne more slediti, sledi pa povprečni vrednosti navora, torej povprečni vrednosti kvadrata napetosti. To pa je kvadrat njene efektivne vrednosti.

Merilna dosega voltmetra, ki ju dosežemo z različnima preduporoma, sta 1,5 V in 3 V. Upornosti voltmetra sta 4,67 Ω in 9,36 Ω, induktivnost na sredini skale 120 mH, razred točnosti r = 1, skala ni linearna. Naravnavanje ničlišča je z vijakom, lega pa je ležeča. Instrument lahko uporabljamo tudi pri drugi frekvenci, upoštevati pa moramo priloženo korekcijsko enačbo. Podobno velja za temperaturo.

Že francoski fizik in matematik André-Marie Ampère (1775–1836) je pokazal, da med dvema bližnjima vodnikoma, po katerih teče električni tok, deluje magnetna sila. In da se tuljava, po kateri teče električni tok obnaša podobno kot paličast magnet. Izpopolnjena izvedba je instrument z vrtljivo tuljavico, skozi katero teče tok in se v magnetnem polju, ki ga ustvarja mirujoča tuljava, zavrti. Tokova obeh tuljavic sta lahko enosmerna ali pa izmenična.