Меренje на отпорот

Отпорността е еден од најосновните елементи со кои се среќаваме во електротехниката и електрониката. Вредноста на отпорността во инженерството варира од многу малки вредности, како отпорноста на обмотката на трансформатор, до многу големи вредности, како изолативната отпорност на истата обмотка на трансформатор. Иако мултиметарот работи доста добро ако ни треба приближна вредност на отпорността, за точни вредности, особено при многу ниски и многу високи вредности, ни требаат специфични методи. Во овој чланок ќе дискутираме различни методи за мерење на отпорност. За оваа цел ги категоризираме отпорностите во три класи-

Мерење на ниска отпорност (<1Ω)

Главниот проблем во мерењето на ниски вредности на отпорност е контактната отпорност или отпорноста на водичите на мерачките прибори, иако бидејќи е мала по вредност, е компаративна со отпорноста што се мери и затоа предизвикува сериозна грешка.
Затоа, за да се елиминира овој проблем, ниските вредности на отпорност се конструираат со четири терминали. Два терминала се терминали за струја, а другите два се потенцијални терминали.
Следната слика покажува конструирањето на ниска отпорност.

Струјата протече низ терминалите за струја C1 и C2, додека падот на потенцијал се мери помеѓу потенцијалните терминали V1 и V2. Значи, можеме да го најдеме вредноста на отпорноста под експеримент во функција на V и I, како што е указано на горната слика. Овој метод ни помогнува да избегнеме контактната отпорност поради терминалите за струја, иако контактната отпорност на потенцијалните терминали уште секогаш е присутна, тоа е многу мала фракција од високата потенцијална кола и затоа предизвикува пренебрегувачка грешка.

Методите користени за мерење на ниски отпорности се:-

• Келвинов метод на двоен мост

• Потенциометарски метод

• Дуктер омметар.

Келвинов метод на двоен мост

Келвиновиот двоен мост е модификација на простата Уитстоунова мост. Следната слика покажува дијаграмот на кружница на Келвиновиот двоен мост.

Како што можеме да видиме на горната слика, има две серии на ракови, една со отпорности P и Q, а друга со отпорности p и q. R е непознатата ниска отпорност, а S е стандардна отпорност. Тука r претставува контактната отпорност помеѓу непознатата отпорност и стандардната отпорност, чиј ефект треба да го елиминираме. За мерење правиме односот P/Q еднаков на p/q, и така се формира балансиран Уитстоунов мост што доведува до нулта дефлекција на галванометарот. Значи, за балансиран мост можеме да напишеме

Поставувајќи ја екв. 2 во 1 и решавајќи, и користејќи P/Q = p/q, добиваме-

Значи, гледаме дека со користење на балансирана двоена рака можеме да го елиминираме контактниот отпор потполно и затоа грешката поради него. За елиминирање на друга грешка поради термоелектричниот EMF, земаме друго читање со инвертирана врска на батеријата и на крај земаме просек од двата читања. Овој мост е корисен за отпорности во опсег од 0.1µΩ до 1.0 Ω.

Дуктер омметар

Овој е електромеханички прибор користен за мерење на ниски отпорности. Се состои од постоян магнет како кај PMMC инструмент и две катушеви помеѓу магнетното поле создадено од полските на магнетот. Двете катушеви се под прав агол една до друга и се слободни да се ротираат околу заедничката оска. Следната слика покажува Дуктер омметар и поврзувавањата потребни за мерење на непозната отпорност R.

Едната катушка, наречена катушка за струја, е поврзана со терминалите за струја C1 и C2, додека другата катушка, наречена катушка за напон, е поврзана со потенцијалните терминали V1 и V2. Катушката за напон носи струја пропорционална на падот на напон преку R, и така е и нејзиниот момент. Катушката за струја носи струја пропорционална на струјата што протече низ R, и така е и нејзиниот момент. Двата момента делуваат во спротивна насока, и индикаторот се застопорува кога двата се еднакви. Овој инструмент е корисен за отпорности во опсег од 100µΩ до 5Ω.

Мерење на средна отпорност (1Ω – 100kΩ)

Следните се методи користени за мерење на отпорност чија вредност е во опсег 1Ω – 100kΩ –

• Метод на амперметар-волтметар

• Метод на Уитстоунов мост

• Метод на замена

• Метод на Кери-Фостеров мост

• Метод на омметар

Метод на амперметар-волтметар

Овој е најпростиот и најгрубиот метод за мерење на отпорност. Користи еден амперметар за мерење на струја, I и еден волтметар за мерење на напон, V и добиваме вредноста на отпорноста како

Сега можеме да имаме две можни поврзувања на амперметар и волтметар, показани на следната слика.

На фигура 1, волтметарот мери пад на напон преку амперметарот и непознатата отпорност, значи

Значи, релативната грешка ќе биде,

За поврзувањето на фигура 2, амперметарот мери збирот на струјата преку волтметарот и отпорноста, значи

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 која врска да се користи во кој случај. За да го најдеме ова, ја равнуваме двете грешки

Значи, за отпорности поголеми од таа дадена со горната равенка користиме првиот метод,