Pengukuran Rintangan

Rintangan adalah salah satu elemen paling asas yang dijumpai dalam kejuruteraan elektrik dan elektronik. Nilai rintangan dalam kejuruteraan berbeza dari nilai yang sangat kecil seperti, rintangan lilitan transformator, hingga nilai yang sangat tinggi seperti, rintangan pengasingan lilitan transformator yang sama. Walaupun multimeter bekerja dengan baik jika kita memerlukan nilai kasar rintangan, tetapi untuk nilai yang tepat dan terutamanya pada nilai yang sangat rendah dan sangat tinggi, kita memerlukan kaedah tertentu. Dalam artikel ini, kita akan membincangkan pelbagai kaedah pengukuran rintangan. Untuk tujuan ini, kami mengategorikan rintangan kepada tiga kelas-

Pengukuran Rintangan Rendah (<1Ω)

Masalah utama dalam pengukuran rintangan rendah adalah rintangan kontak atau rintangan lead instrumen pengukuran, walaupun nilainya kecil tetapi sebanding dengan rintangan yang diukur dan oleh itu menyebabkan kesalahan serius.
Oleh itu, untuk menyingkirkan isu ini, rintangan bernilai kecil dibina dengan empat terminal. Dua terminal adalah terminal arus dan dua lagi adalah terminal potensial.
Gambar di bawah menunjukkan pembinaan rintangan rendah.

Arus dialirkan melalui terminal arus C1 dan C2 sementara penurunan voltan diukur di antara terminal potensial V1 dan V2. Oleh itu, kita dapat mengetahui nilai rintangan dalam eksperimen dalam hal V dan I seperti yang ditunjukkan dalam gambar di atas. Kaedah ini membantu kita untuk mengecualikan rintangan kontak disebabkan oleh terminal arus, dan walaupun rintangan kontak terminal potensial masih muncul, ia merupakan fraksi kecil dari rangkaian potensial bertekanan tinggi dan oleh itu menimbulkan kesalahan yang tidak signifikan.

Kaedah yang digunakan untuk pengukuran rintangan rendah adalah:-

• Kaedah Jambatan Ganda Kelvin

• Kaedah Potensiometer

• Ducter Ohmmeter.

Jambatan Ganda Kelvin

Jambatan ganda Kelvin adalah modifikasi jambatan Wheatstone yang sederhana. Gambar di bawah menunjukkan diagram rangkaian jambatan ganda Kelvin.

Seperti yang kita lihat dalam gambar di atas, terdapat dua set lengan, satu dengan rintangan P dan Q dan yang lain dengan rintangan p dan q. R adalah rintangan rendah yang tidak diketahui dan S adalah rintangan standard. Di sini, r mewakili rintangan kontak antara rintangan yang tidak diketahui dan rintangan standard, yang efeknya perlu kita hilangkan. Untuk pengukuran, kita membuat nisbah P/Q sama dengan p/q dan oleh itu jambatan Wheatstone yang seimbang terbentuk, menyebabkan galvanometer tidak bergoyang. Oleh itu, untuk jambatan yang seimbang, kita boleh tulis

Dengan meletakkan eqn 2 ke dalam 1 dan menyelesaikan serta menggunakan P/Q = p/q, kita mendapatkan-

Oleh itu, kita melihat bahawa dengan menggunakan lengan ganda yang seimbang, kita dapat menghilangkan rintangan kontak sepenuhnya dan oleh itu kesalahan disebabkannya. Untuk menghilangkan kesalahan lain akibat EMF termo-elektrik, kita ambil satu bacaan lagi dengan hubungan bateri dibalik dan akhirnya ambil purata kedua-dua bacaan tersebut. Jambatan ini berguna untuk rintangan dalam julat 0.1µΩ hingga 1.0 Ω.

Ducter Ohmmeter

Ini adalah alat elektromekanikal yang digunakan untuk pengukuran rintangan rendah. Ia terdiri daripada magnet permanen yang serupa dengan PMMC dan dua gegelung di antara medan magnet yang diciptakan oleh kutub-kutub magnet. Kedua-dua gegelung tersebut berada pada sudut kanan antara satu sama lain dan bebas untuk berputar tentang paksi bersama. Gambar di bawah menunjukkan Ducter Ohmmeter dan sambungan yang diperlukan untuk mengukur rintangan yang tidak diketahui R.

Salah satu gegelung, dipanggil gegelung arus, disambungkan ke terminal arus C1 dan C2, manakala gegelung yang lain, dipanggil gegelung voltan, disambungkan ke terminal potensial V1 dan V2. Gegelung voltan membawa arus proporsional dengan penurunan voltan di R dan begitu juga daya torsinya. Gegelung arus membawa arus proporsional dengan arus yang mengalir melalui R dan begitu juga daya torsinya. Kedua-dua daya torsinya bertindak dalam arah yang berlawanan dan penunjuk berhenti apabila keduanya sama. Alat ini berguna untuk rintangan dalam julat 100µΩ hingga 5Ω.

Pengukuran Rintangan Sedang (1Ω – 100kΩ)

Berikut adalah kaedah-kaedah yang digunakan untuk mengukur rintangan yang nilaiannya dalam julat 1Ω – 100kΩ –

• Kaedah Ammeter-Voltmeter

• Kaedah Jambatan Wheatstone

• Kaedah Substitusi

• Kaedah Jambatan Carey-Foster

• Kaedah Ohmmeter

Kaedah Ammeter Voltmeter

Ini adalah kaedah paling kasar dan paling mudah untuk mengukur rintangan. Ia menggunakan satu ammeter untuk mengukur arus, I dan satu voltmeter untuk mengukur voltan, V dan kita mendapatkan nilai rintangan sebagai

Sekarang kita boleh mempunyai dua sambungan yang mungkin bagi ammeter dan voltmeter, ditunjukkan dalam gambar di bawah.

Sekarang dalam gambar 1, voltmeter mengukur penurunan voltan di antara ammeter dan rintangan yang tidak diketahui, oleh itu

Oleh itu, kesalahan relatif akan menjadi,

Untuk sambungan dalam gambar 2, ammeter mengukur jumlah arus melalui voltmeter dan rintangan, oleh itu

Kesalahan relatif akan menjadi,

Boleh diperhatikan bahawa kesalahan relatif adalah sifar untuk Ra = 0 dalam kes pertama dan Rv = ∞ dalam kes kedua. Sekarang soalan yang timbul adalah sambungan mana yang perlu digunakan dalam kes mana. Untuk mencari ini, kita samakan kedua-dua kesalahan tersebut

Oleh itu, untuk rintangan yang lebih besar daripada yang diberikan oleh persamaan di atas, kita gunakan kaedah pertama dan untuk yang kurang daripada itu, kita gunakan kaedah kedua.

Kaedah Jambatan Wheatstone

Ini adalah rangkaian jambatan paling mudah dan paling asas yang digunakan dalam kajian pengukuran. Ia terutamanya terdiri daripada empat lengan rintangan P, Q; R dan S. R adalah rintangan yang tidak diketahui dalam eksperimen, manakala S adalah rintangan standard. P dan Q dikenali sebagai lengan nisbah. Sumber EMF disambungkan antara titik a dan b sementara galvanometer disambungkan antara titik c dan d.