4-проводное измерение сопротивления

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• аккумулятор на 6 В
• Электромагнит из эксперимента из предыдущей главы или большая катушка с проволокой.

В этом эксперименте было бы идеально иметь два измерителя:один вольтметр и один амперметр.

Для экспериментаторов с ограниченным бюджетом это может оказаться невозможным. Какой бы амперметр ни использовался, он должен быть способен измерять как минимум несколько ампер тока.

6-вольтовая «фонарная» батарея, замкнутая коротким замыканием на длинном куске провода, может создавать токи такой величины, и ваш амперметр должен быть способен измерять его, не перегорая предохранитель или не получая других повреждений. Убедитесь, что максимальный ток на измерителе составляет не менее 5 ампер!

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , Том 1, глава 8:«Цепи измерения постоянного тока»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Чтобы проиллюстрировать принцип действия измерения сопротивления Кельвина (4-проводное).
• Чтобы проиллюстрировать, как измерять низкие сопротивления с помощью обычного испытательного оборудования.

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

Хотя этот эксперимент лучше всего проводить с двумя измерителями, и он действительно показан на схематической диаграмме и иллюстрации, одного мультиметра вполне достаточно.

Большинство омметров работают по принципу подачи небольшого напряжения на неизвестное сопротивление (R _unknown ) и определение сопротивления по величине потребляемого им тока.

За исключением особых случаев, таких как мегомметр , как напряжение, так и ток, используемые измерителем, довольно малы.

Это представляет проблему для измерения низких сопротивлений, поскольку образец с низким сопротивлением может иметь гораздо меньшее значение сопротивления, чем сама схема измерителя.

Представьте, что вы пытаетесь измерить диаметр хлопковой нити меркой или измеряете вес монеты с помощью весов, созданных для взвешивания грузовых автомобилей, и вы поймете, в чем проблема.

Одним из многих источников ошибок при измерении малых сопротивлений обычным омметром является сопротивление собственных измерительных проводов омметра.

Являясь частью измерительной цепи, измерительные провода могут содержать большее сопротивление, чем сопротивление испытуемого образца, что приводит к значительной погрешности измерения из-за их присутствия:

Одно из решений называется Кельвином . , или 4-проводный , метод измерения сопротивления. Он включает в себя использование амперметра и вольтметра, определение сопротивления образца по закону Ома.

Ток проходит через неизвестное сопротивление и измеряется. Падение напряжения на сопротивлении измеряется вольтметром, а сопротивление рассчитывается по закону Ома (R =E / I).

Очень маленькие сопротивления можно легко измерить, используя большой ток, что позволяет легче измерить падение напряжения, из которого можно сделать вывод о сопротивлении, чем при использовании небольшого тока.

Поскольку в расчет учитывается только падение напряжения на неизвестном сопротивлении, а не падение напряжения на измерительных выводах амперметра или любых других соединительных проводах, по которым проходит основной ток, ошибки, в противном случае вызванные этими паразитными сопротивлениями, полностью устраняются.

Во-первых, выберите образец с подходящим низким сопротивлением для использования в этом эксперименте. Я предлагаю катушку электромагнита, указанную в предыдущей главе, или катушку с проводом, где можно получить доступ к обоим концам. Подключите к этому образцу 6-вольтовую батарею, последовательно подключив амперметр.

ВНИМАНИЕ!

Используемый амперметр должен быть способен измерять ток не менее 5 ампер, чтобы он не был поврежден (возможно) сильным током, генерируемым в условиях, близких к короткому замыканию. Если у вас есть второй измеритель, используйте его для измерения напряжения в точках подключения образца, как показано на рисунке, и запишите показания обоих измерителей.

Если у вас есть только один измеритель, сначала используйте его для измерения тока, как можно быстрее записывая его показания, а затем немедленно размыкая (размыкая) цепь.

Переключите измеритель в режим измерения напряжения, подключите его к точкам подключения образца и повторно подключите батарею, быстро заметив индикацию напряжения.

Вы не хотите оставлять батарею подключенной к образцу дольше, чем необходимо для получения измерений измерителя, так как она начнет быстро разряжаться из-за высокого тока цепи, что поставит под угрозу точность измерения при перенастройке измерителя и цепь замкнется еще раз для следующего измерения.

Когда используются два измерителя, это не такая серьезная проблема, потому что показания тока и напряжения могут быть записаны одновременно . .

Возьмите измерение напряжения и разделите его на измерение тока. Частное будет равно сопротивлению образца в Ом.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Базовая таблица использования омметра