Soprotivleniye o'lchovini nima deb atash mumkin?

Что такое измерение сопротивления?

Определение сопротивления

Сопротивление - это противодействие электрическому току, фундаментальное понятие в электротехнике.

Измерение малого сопротивления (<1Ω)

Мост Кельвина

Мост Кельвина является модификацией простого моста Уитстона. На рисунке ниже показана схема моста Кельвина.

Как видно на приведенном выше рисунке, есть два набора плеч, одно с сопротивлениями P и Q, а другое с сопротивлениями p и q. R - неизвестное малое сопротивление, а S - стандартное сопротивление. Здесь r представляет контактное сопротивление между неизвестным сопротивлением и стандартным сопротивлением, эффект которого нам нужно устранить. Для измерения мы делаем соотношение P/Q равным p/q, и таким образом формируется сбалансированный мост Уитстона, что приводит к нулевому отклонению гальванометра. Таким образом, для сбалансированного моста мы можем записать

Подставляя уравнение 2 в уравнение 1 и используя соотношение P/Q = p/q, мы получаем следующий результат:

Таким образом, используя сбалансированные двойные плечи, мы можем полностью устранить контактное сопротивление и, следовательно, ошибку, вызванную им. Чтобы устранить еще одну ошибку, вызванную термоэлектрическим ЭДС, мы делаем еще одно измерение с обратным подключением батареи и, наконец, берем среднее значение двух измерений. Этот мост полезен для сопротивлений в диапазоне от 0,1 мкОм до 1,0 Ом.

Омметр Дуктер

Омметр Дуктер, электромеханический прибор, измеряет малые сопротивления. Он включает постоянный магнит, подобный PMMC-прибору, и две катушки, расположенные в магнитном поле и перпендикулярно друг другу, свободно вращающиеся вокруг общей оси. На рисунке ниже показан омметр Дуктер и необходимые соединения для измерения неизвестного сопротивления R.

Одна из катушек, называемая токовой катушкой, подключена к токовым выводам C1 и C2, в то время как другая катушка, называемая напряженческой катушкой, подключена к потенциальным выводам V1 и V2. Напряженческая катушка несет ток, пропорциональный падению напряжения на R, и поэтому создается момент силы. Токовая катушка несет ток, пропорциональный току, проходящему через R, и также создает момент силы. Оба момента действуют в противоположных направлениях, и указатель останавливается, когда они равны. Этот прибор полезен для сопротивлений в диапазоне от 100 мкОм до 5 Ом.

Измерение среднего сопротивления (1Ω – 100kΩ)

Метод амперметра и вольтметра

Это самый простой и грубый метод измерения сопротивления. Он использует один амперметр для измерения тока I и один вольтметр для измерения напряжения V, и мы получаем значение сопротивления как

Теперь мы можем иметь два возможных соединения амперметра и вольтметра, показанных на рисунке ниже.На рисунке 1 вольтметр измеряет падение напряжения на амперметре и неизвестном сопротивлении, следовательно,

Таким образом, относительная погрешность будет,

Для соединения на рисунке 2, амперметр измеряет сумму тока через вольтметр и сопротивление, следовательно,

Относительная погрешность будет,

Можно заметить, что относительная погрешность равна нулю для Ra = 0 в первом случае и Rv = ∞ во втором случае. Теперь вопрос стоит в том, какое соединение использовать в каждом случае. Чтобы это выяснить, мы приравниваем обе погрешности

Таким образом, для сопротивлений, больших, чем указано в уравнении выше, мы используем первый метод, а для меньших - второй метод.

Метод моста Уитстона

Это самый простой и базовый мостовой цепь, используемый в измерительных исследованиях. Он состоит из четырех плеч сопротивлений P, Q; R и S. R - неизвестное сопротивление, подлежащее эксперименту, в то время как S - стандартное сопротивление. P и Q называются плечами отношения. Источник ЭДС подключен между точками a и b, в то время как гальванометр подключен между точками c и d.

Мостовая цепь всегда работает на принципе нулевого обнаружения, то есть мы изменяем параметр до тех пор, пока детектор не покажет ноль, а затем используем математическое соотношение, чтобы определить неизвестное в терминах изменяемого параметра и других констант. Здесь также стандартное сопротивление S изменяется, чтобы получить нулевое отклонение гальванометра. Это нулевое отклонение означает, что нет тока от точки c к точке d, что означает, что потенциал точек c и d одинаков. Следовательно,

Объединяя вышеупомянутые два уравнения, мы получаем знаменитое уравнение –

Метод замены

На рисунке ниже показана схема для измерения сопротивления неизвестного сопротивления R. S - стандартное переменное сопротивление, а r - регулирующее сопротивление.

Сначала переключатель устанавливается в положение 1, и амперметр настраивается на определенный ток, изменяя r. Значение показания амперметра записывается. Затем переключатель перемещается в положение 2, и S изменяется, чтобы достичь того же показания амперметра, как и в начальном случае. Значение S, при котором амперметр показывает то же самое, что и в положении 1, является значением неизвестного сопротивления R, если источник ЭДС имеет постоянное значение на протяжении всего эксперимента.

Измерение высокого сопротивления (>100kΩ)

Метод потери заряда

В этом методе мы используем уравнение напряжения на разряжающемся конденсаторе, чтобы найти значение неизвестного сопротивления R. На рисунке ниже показана схема, и уравнения, которые используются, следующие:

Однако вышеупомянутый случай предполагает отсутствие утечки конденсатора. Поэтому, чтобы учесть это, мы используем схему, показанную на рисунке ниже. R1

Мы следуем тому же процессу, но сначала с закрытым переключателем S1, а затем с открытым переключателем S1. Для первого случая мы получаем

Для второго случая с открытым переключателем мы получаем

Используя R1 из уравнения выше, мы можем найти R.

Метод мегомметра

В этом методе мы используем известную философию моста Уитстона, но в немного измененной форме. Высокое сопротивление представлено на рисунке ниже.

G - защитный вывод. Теперь мы также можем представить резистор, как показано на соседнем рисунке, где RAG и RBG - это утечные сопротивления. Схема для измерения показана на рисунке ниже.

Можно заметить, что мы фактически получаем сопротивление, которое является параллельным соединением R и RAG. Хотя это вызывает очень незначительную ошибку.