Што е мерењето на отпорност?

Што е мерењето на отпорноста?

Дефиниција на отпорност

Отпорността е противодействие на протокот на електричната струја, основен концепт во електротехниката.

Мерење на ниска отпорност (<1Ω)

Келвинов двостран мост

Келвиновиот двостран мост е модификација на проститеот Витстоунов мост. На следната схема е прикажана схемата на Келвиновиот двостран мост.

Како што можеме да видиме на горната схема, постојат две групи рабови, една со отпорности P и Q, а друга со отпорности p и q. R е непознатата ниска отпорност, а S е стандардна отпорност. Овде r претставува контактната отпорност помеѓу непознатата и стандардната отпорност, чиј ефект треба да ја елиминираме. За мерење правиме односот P/Q еднаков на p/q, и така се формира балансиран Витстоунов мост, што доведува до нулти дефлекција на галванометарот. Значи, за балансиран мост можеме да напишеме:

Со замена на Једначината 2 во Једначина 1 и користење на односот P/Q = p/q, изведуваме следниот резултат:

Значи, со користење на балансираните двојни рабови можеме потполно да елиминираме контактната отпорност и грешката која ја предизвикува. За елиминација на друга грешка причинета од термоелектричниот ЕМФ, земаме уште едно меренje со инвертирано поврзување на батеријата и на крај земаме просечна вредност од двете мерки. Овој мост е полезен за отпорности во опсег од 0.1µΩ до 1.0 Ω.

Дуктер омметар

Дуктер омметар, електромеханички прибор, мерува ниски отпорности. Состои од перманентен магнет, слично на PMMC прибор, и две катушеви позиционирани во магнетното поле и под прав агол една според друга, кои се врте слободно околу заедничка оска. Дијаграмот подолу прикажува Дуктер омметар и потребните поврзива за мерење на непозната отпорност R.

Една од катушевите, наречена катушка на струјата, е поврзана со терминалите C1 и C2, додека другата, наречена катушка на напонот, е поврзана со потенцијалните терминалите V1 и V2. Катушката на напонот носи струја пропорционална на паѓањето на напонот преку R, и така е нејзиниот момент. Катушката на струјата носи струја пропорционална на струјата која протекува низ R, и така е нејзиниот момент. Двете момента делуваат во спротивна насока, и индикаторот се застапува кога двете се еднакви. Овој прибор е полезен за отпорности во опсег 100µΩ до 5Ω.

Мерење на средна отпорност (1Ω – 100kΩ)

Метод на амперметар-вольтметар

Ова е најпримитивниот и наједноставниот метод за мерење на отпорност. Исползува еден амперметар за мерење на струјата I и еден вольтметар за мерење на напонот V, и добиваме вредноста на отпорноста како:

Сега можеме да имаме две можни поврзувања на амперметарот и вольтметарот, прикажани на следната схема.На фигура 1, вольтметарот мери паѓање на напонот преку амперметарот и непознатата отпорност, затоа:

Значи, релативната грешка ќе биде:

За поврзување на фигура 2, амперметарот мери збирот на струјата низ вольтметарот и отпорноста, затоа:

Релативната грешка ќе биде:

Може да се забележи дека релативната грешка е нула за Ra = 0 во првиот случај и Rv = ∞ во вториот случај. Сега прашањето е кој метод да се користи во кој случај. Да ги еквиравме двете грешки:

Значи, за отпорности поголеми од она што дава горната равенка користиме првиот метод, а за помали користиме вториот метод.

Метод на Витстоунов мост

Овој е наједноставниот и најосновниот мостов црта во мерењата. Главно се состои од четири раба на отпорности P, Q; R и S. R е непознатата отпорност под експеримент, додека S е стандардна отпорност. P и Q се познати како рабови на односот. Извор на ЕМФ е поврзан меѓу точките a и b, додека галванометар е поврзан меѓу точките c и d.

Мостовиот цртави секогаш работи на принципот на детекција на нула, т.е. варираме параметар до кога детекторот покажува нула, и потоа користиме математичка релација за да го определиме непознатиот во зависност од варирачките параметри и други константи. Тука исто така стандардната отпорност S се варира за да се добие нулти дефлекција на галванометарот. Оваа нулти дефлекција значи дека нема струја од точка c до d, што значи дека потенцијалите на точките c и d се исти. Значи:

Комбинирајќи ги горните две равенки добиваме знаменитата равенка:

Метод на замена

На следната схема е прикажана дијаграма на цртав за мерење на непозната отпорност R. S е стандардна променлива отпорност, а r е регулаторска отпорност.

Прво превключеникот се поставува на положба 1 и амперметарот се прави да чита одредена количина струја со варирање на r. Вредноста на читањето на амперметарот се бележи. Сега превключеникот се преместува на положба 2 и S се варира за да се постигне истото читање на амперметарот како и во почетниот случај. Вредноста на S за која амперметарот чита исто како и во положба 1, е вредноста на непознатата отпорност R, при услов дека изворот на ЕМФ има константна вредност низ цел експеримент.

Мерење на голема отпорност (>100kΩ)

Метод на губење на наелектрисаниост

Во овој метод користиме једначината за напонот на разелаџање кондензатор за да ја најдеме вредноста на непознатата отпорност R. На следната схема е прикажана дијаграма на цртав и једначините вклучени се:

Меѓутоа, горниот случај претпоставува дека нема лекава отпорност на кондензаторот. Затоа, за да се учести тоа, користиме цртавата прикажана на следната схема. R1

Следиме истата постапка, но прво со превключеникот S1 затворен, а следно со превключеникот S1 отворен. За првиот случај добиваме:

За вториот случај со превключеникот отворен добиваме:

Користејќи R1 од горната равенка во равенката за R' можеме да го најдеме R.

Метод на Мегом мост

Во овој метод користиме филозофијата на Витстоуновиот мост, но во мало модифициран начин. Големата отпорност е прикажана како на следната схема.

G е терминалот за заштита. Сега можеме да го прикажеме и резисторот како на соседната схема, каде што RAG и RBG се лекави отпорности. Цртавата за мерење е прикажана на следната схема.

Може да се забележи дека всушност добиваме отпорност која е паралелна комбинација на R и RAG. Иако ова причинува многу незначителна грешка.