Que é a Medición da Resistencia

Que é a Medición da Resistencia?

Definición de Resistencia

A resistencia é a oposición ao fluxo da corrente eléctrica, un concepto fundamental en enxeñaría eléctrica.

Medición de Baixa Resistencia (<1Ω)

Ponte Doble de Kelvin

A ponte dobre de Kelvin é unha modificación da ponte simple de Wheatstone. A figura a continuación mostra o diagrama de circuito da ponte dobre de Kelvin.

Como podemos ver na figura superior, hai dous conxuntos de brazos, un con resistencias P e Q e outro con resistencias p e q. R é a resistencia baixa descoñecida e S é unha resistencia estándar. Aquí r representa a resistencia de contacto entre a resistencia descoñecida e a resistencia estándar, cuxo efecto necesitamos eliminar. Para a medición facemos que a razón P/Q sexa igual a p/q e, polo tanto, forma unha ponte de Wheatstone equilibrada, levando a unha deflexión nula no galvanómetro. Polo tanto, para unha ponte equilibrada, podemos escribir

Ao substituír a ecuación 2 na ecuación 1 e usar a razón P/Q = p/q, derivamos o seguinte resultado:

Por tanto, vemos que usando brazos dobles equilibrados, podemos eliminar completamente a resistencia de contacto e, polo tanto, o erro debido a ela. Para eliminar outro erro causado pola fEM térmica, tomamos outra lectura coa conexión da batería invertida e finalmente tomamos a media das dúas lecturas. Esta ponte é útil para resistencias no rango de 0.1µΩ a 1.0 Ω.

Ohmímetro Ducter

O Ohmímetro Ducter, un instrumento electromecánico, mide resistencias baixas. Inclúe un imán permanente, semellante a un instrumento PMMC, e dúas bobinas situadas dentro do campo magnético e en ángulos rectos entre si, rotando libremente sobre un eixo común. O diagrama a continuación ilustra un Ohmímetro Ducter e as conexións necesarias para medir unha resistencia descoñecida R.

Unha das bobinas, chamada bobina de corrente, está conectada aos terminais de corrente C1 e C2, mentres que a outra bobina, chamada bobina de voltaxe, está conectada aos terminais de potencial V1 e V2. A bobina de voltaxe leva corrente proporcional á caída de voltaxe a través de R e, polo tanto, tamén é o seu par. A bobina de corrente leva corrente proporcional á corrente que fluye a través de R e, polo tanto, tamén é o seu par. Ambos os pares actúan en dirección oposta e o indicador para cando os dous son iguais. Este instrumento é útil para resistencias no rango de 100µΩ a 5Ω.

Medición de Resistencia Media (1Ω – 100kΩ)

Método Amperimetro Voltimetro

Este é o método máis rudimentario e simple para medir resistencia. Usa un amperímetro para medir a corrente, I, e un voltímetro para medir a voltaxe, V, e obtemos o valor da resistencia como

Agora podemos ter dúas posibles conexións do amperímetro e do voltímetro, mostradas na figura a continuación.Nesta figura 1, o voltímetro mide a caída de voltaxe a través do amperímetro e a resistencia descoñecida, polo tanto

Polo tanto, o erro relativo será,

Para a conexión na figura 2, o amperímetro mide a suma da corrente a través do voltímetro e a resistencia, polo tanto

O erro relativo será,

Pode observarse que o erro relativo é cero para R a = 0 no primeiro caso e Rv = ∞ no segundo caso. Agora a cuestión é que conexión usar en cada caso. Para atopalo, igualamos ambos os erros

Polo tanto, para resistencias maiores que a dada pola ecuación anterior, usamos o primeiro método e para menores que esa, usamos o segundo método.

Método da Ponte de Wheatstone

Este é o circuito de ponte máis simple e básico usado nos estudos de medida. Principalmente consiste en catro brazos de resistencia P, Q; R e S. R é a resistencia descoñecida no experimento, mentres que S é unha resistencia estándar. P e Q son coñecidos como os brazos de razón. Unha fonte de fEM está conectada entre os puntos a e b, mentres que un galvanómetro está conectado entre os puntos c e d.

Un circuito de ponte sempre funciona no principio da detección de nulo, isto é, variamos un parámetro ata que o detector mostre cero e entón usamos unha relación matemática para determinar o descoñecido en termos do parámetro variable e outras constantes. Aquí tamén a resistencia estándar, S, varía para obter unha deflexión nula no galvanómetro. Esta deflexión nula implica que non hai corrente do punto c ao d, o que implica que o potencial dos puntos c e d é o mesmo. Polo tanto

Combinando as dúas ecuacións anteriores obtemos a famosa ecuación –

Método de Substitución

A figura a continuación mostra o diagrama de circuito para a medida da resistencia dunha resistencia descoñecida R. S é unha resistencia estándar variable e r é unha resistencia reguladora.

Primeiro, o interruptor colócase na posición 1 e o amperímetro fai que se lea unha cantidade determinada de corrente variando r. Téñese en conta o valor da lectura do amperímetro. Agora, o interruptor móvese á posición 2 e S varía para lograr a mesma lectura do amperímetro que leu no caso inicial. O valor de S para o cal o amperímetro léeo igual que na posición 1, é o valor da resistencia descoñecida R, supondo que a fonte de fEM ten un valor constante durante todo o experimento.

Medición de Alta Resistencia (>100kΩ)

Método da Pérdida de Carga

Neste método utilizamos a ecuación do voltaje a través dun condensador descargándose para atopar o valor da resistencia descoñecida R. A figura a continuación mostra o diagrama de circuito e as ecuacións envolvidas son-

No entanto, o caso anterior supón que non hai resistencia de fuga do condensador. Polo tanto, para ter en conta, usamos o circuito mostrado na figura a continuación. R 1

Seguimos o mesmo procedemento pero primeiro co interruptor S1 pechado e despois co interruptor S1 aberto. Para o primeiro caso obtemos

Para o segundo caso co interruptor aberto obtemos

Usando R 1 da ecuación anterior na ecuación para R’ podemos atopar R.

Método da Ponte Megohm

Neste método usamos a filosofía famosa da ponte de Wheatstone pero nunha maneira ligeramente modificada. Unha alta resistencia está representada como na figura a continuación.

G é o terminal de garda. Agora tamén podemos representar o resistor como se mostra na figura adxacente, onde R AG e RBG son as resistencias de fuga. O circuito para a medida está mostrado na figura a continuación.

Pode observarse que realmente obtemos a resistencia que é a combinación en paralelo de R e R AG. Aínda que isto causa un erro moi insignificante.