Mütləq Direnç Nədir?

Direnç ölçümü nedir?

Direnç Tanımı

Direnç, elektrik akımının karşı koymasıdır ve elektrik mühendisliğinde temel bir kavramdır.

Düşük Direnç Ölçümü (<1Ω)

Kelvin Çift Köprüsü

Kelvin çift köprüsü, basit Wheatstone köprüsünün bir modifikasyonudur. Aşağıdaki şema Kelvin çift köprüsünün devre diyagramını göstermektedir.

Yukarıdaki şemada iki set kol var, biri P ve Q dirençleriyle, diğeri p ve q dirençleriyle. R bilinmeyen düşük direnç ve S standart bir dirençtir. r, bilinmeyen dirençle standart direnç arasındaki temas direncini temsil eder, bu etkiden kurtulmak istiyoruz. Ölçüm için P/Q oranını p/q'ya eşit yaparız ve böylece dengeli bir Wheatstone köprüsü oluşur, galvanometrede sıfır sapma olur. Bu nedenle, dengeli bir köprü için aşağıdaki denklemi yazabiliriz:

Denklem 2'yi Denklem 1'e yerleştirerek ve P/Q = p/q oranını kullanarak, aşağıdaki sonucu elde ederiz:

Bu şekilde, dengeli çift kollar kullanarak temas direncini tamamen ortadan kaldırabilir ve dolayısıyla onun neden olduğu hata da ortadan kalkar. Termoelektrik emf nedeniyle oluşan başka bir hatayı ortadan kaldırmak için pil bağlantısını tersine çevirerek başka bir okuma alır ve son olarak iki okumanın ortalamasını alırız. Bu köprü, 0.1µΩ ile 1.0 Ω aralığındaki dirençler için faydalıdır.

Ducter Ohmmeter

Ducter Ohmmeter, elektromekanik bir cihazdır ve düşük dirençleri ölçer. PMMC cihazı gibi kalıcı manyet ile birlikte, manyetik alan içinde ve birbirine dik olarak serbestçe dönen ortak bir eksen üzerinde bulunan iki bobinden oluşur. Aşağıdaki şema, bilinmeyen bir direnç R'nin ölçülmesi için gerekli bağlantıları gösteren Ducter Ohmmeter'ı göstermektedir.

Bir bobin, akım bobini olarak adlandırılır ve C1 ve C2 akım terminaline bağlanırken, diğer bobin, gerilim bobini olarak adlandırılır ve V1 ve V2 potansiyel terminaline bağlanır. Gerilim bobini, R'deki gerilim düşümünün orantılı akımı taşır ve bu nedenle oluşturduğu tork da orantılıdır. Akım bobini, R'den geçen akımın orantılı akımı taşır ve bu nedenle torku da orantılıdır. Her iki tork zıt yönde çalışır ve göstergenin durduğu nokta iki tork birbirine eşit olduğunda gelir. Bu cihaz, 100µΩ ile 5Ω aralığındaki dirençler için faydalıdır.

Orta Dereceli Direnç Ölçümü (1Ω – 100kΩ)

Ampermetre Voltmetre Yöntemi

Bu, direnç ölçümünün en ham ve en basit yöntemidir. Bir ampermetreyi akım I'yi, bir voltmetre ise gerilim V'yi ölçmek için kullanırız ve direnç değerini şu şekilde elde ederiz:

Şimdi ampermetre ve voltmetre için iki olası bağlantı var, aşağıda gösterildiği gibi.Şimdi Şekil 1'de, voltmetre ampermetre ve bilinmeyen direnç üzerinden gerilim düşümünü ölçer, bu nedenle

Bu nedenle, göreli hata,

Şekil 2'deki bağlantı için, ampermetre voltmetre ve dirençten geçen toplam akımı ölçer, bu nedenle

Göreli hata,

Görüldüğü gibi, ilk durumda Ra = 0 ve ikinci durumda Rv = ∞ olduğunda göreli hata sıfırdır. Şimdi soru, hangi durumda hangi bağlantıyı kullanacağımızdır. Bunu bulmak için her iki hatayı eşitleriz:

Bu nedenle, yukarıdaki denklemde verilen dirençten büyük olan dirençler için ilk yöntemi, daha küçük olanlar için ikinci yöntemi kullanırız.

Wheatstone Köprü Yöntemi

Bu, ölçüm çalışmalarında kullanılan en basit ve en temel köprü devresidir. Ana olarak P, Q, R ve S dirençlerinden oluşan dört koldan oluşur. R deney altında olan bilinmeyen direnç, S ise standart bir dirençtir. P ve Q, oran kolları olarak adlandırılır. Bir EMF kaynağı, a ve b noktalarına bağlanırken, bir galvanometre c ve d noktalarına bağlanır.

Köprü devresi her zaman sıfır algılama prensibiyle çalışır, yani bir parametreyi varyalara kadar değiştiririz ki, algılacımız sıfır göstersin ve sonra matematiksel bir ilişkiyi kullanarak bilinmeyeni varyalan parametre ve diğer sabitler cinsinden belirleriz. Burada da standart direnç S, galvanometrede sıfır sapma elde etmek için varyalır. Bu sıfır sapma, c ve d noktalarından hiç akım olmadığı anlamına gelir, bu da c ve d noktalarının potansiyelinin aynı olduğunu gösterir. Bu nedenle

Yukarıdaki iki denklemi birleştirerek ünlü denklemi elde ederiz:

Değiştirme Yöntemi

Aşağıdaki şema, bilinmeyen bir direnç R'nin ölçümü için devre diyagramını göstermektedir. S, standart değişken bir direnç ve r, düzenleme dirençidir.

Öncelikle anahtarı 1 pozisyonuna getirir ve r'yi varyalayarak ampermetrenin belirli bir akım değerini okumasını sağlarız. Ampermetre okumasının değerini not ederiz. Şimdi anahtarı 2 pozisyonuna getirir ve S'yi varyalayarak ampermetrenin ilk durumda okuduğu aynı değeri tekrar okumasını sağlarız. S'nin, ampermetre 1 pozisyonda okuduğu değere eşit olduğunda, bilinmeyen direnç R'ye eşittir, ancak EMF kaynağının deney boyunca sabit bir değer olması gerekmektedir.

Yüksek Direnç Ölçümü (>100kΩ)

Şarj Kaybı Yöntemi

Bu yöntemde, bilinmeyen direnç R'nin değerini bulmak için deşarj eden bir kapasitörün gerilimi denklemini kullanırız. Aşağıdaki şema devre diyagramını ve ilgili denklemleri göstermektedir:

Ancak yukarıdaki durum, kapasitörün sızıntı direncinin olmadığını varsayar. Bu nedenle, bunu hesaba katmak için aşağıdaki şemada gösterilen devreyi kullanırız. R1

Aynı prosedürü takip ederiz, ancak önce S1 anahtarı kapalı, sonra S1 anahtarı açık olacak şekilde. İlk durum için

İkinci durum için S1 açıldığında

R1 denklemini R' denkleminde kullanarak R'yi bulabiliriz.

Megohm Köprü Yöntemi

Bu yöntemde, ünlü Wheatstone köprü felsefesini biraz değiştirilmiş bir şekilde kullanırız. Yüksek bir direnç, aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

G, koruma terminalidir. Şimdi dirençleri, bitişik şemada gösterildiği gibi de temsil edebiliriz, burada RAG ve RBG sızıntı dirençleridir. Ölçüm için devre, aşağıdaki şemada gösterilmiştir.

Aslında, R ve RAG'in paralel kombinasyonunu elde ettiğimizi görebiliriz. Ancak bu, çok önemsiz bir hata nedeni olur.