Jak měřit odpor kousku drátu?

Hmm, váš experiment zní jako dobrý nápad, ale myslím, že to bude mnohem těžší, než si dokážete představit. Odpor vodičů je velmi nízký. Koneckonců, jsou určeny k chování! Podívejte se na tuto tabulku . Drát 30 gage má odpor $ 0,1 \: \ Omega / \ mathrm {ft} $, což je hluboko pod tím, co dokáže číst typický multimetr.

Také proto, že odpor je tak nízký, jeden velmi velký zdroj chybou bude, jak dobře jsou multimetrové sondy připojeny k vodiči. Pravděpodobně skončíte s měřením odporu v místě dotyku stejně jako s odporem drátu.

Jedním ze způsobů, jak si pomoci, je měřit velmi dlouhé vodiče. Pokud se vám podaří získat vodič několik stovek stop dlouhý, odpor drátu začne být dostatečně vysoký, aby bylo možné provádět smysluplná měření i přes experimentální chybu.

Komentáře

• Místo použití dlouhá cívka drátu, funguje také ten s relativně vysokým odporem, jako je nichrom (používaný v topných tělesech)?
• @DanNeely: ano, nichrom by měl fungovat dobře.

Jak již uvedli jiní, velkým problémem je dostat odpor drátu do rozsahu, kde jej váš multimetr dokáže přesně měřit. Jednoduchým přístupem je tedy vytvořit dráty tak dlouhé a tenké, jak jen můžete maximalizovat odpor.

To znamená, že další věc, kterou můžete udělat, je vylepšit t přesnost vašich měření, např. pomocí snímání se čtyřmi terminály , a.k.a. měření odporu Kelvina . Za tímto účelem „budete muset protáhnout proud vodičem a měřit proud i pokles napětí na něm:

^{Zdroj obrázku: Vše o obvodech sv. I, kapitola 8.9}

Toto uspořádání umožňuje vyloučit jakékoli další zdroje odporu podél proudové cesty, jako jsou kontakty mezi svorkami zdroje napětí a vodičem, z měření odporu. Všimněte si, že i když výše uvedený obvod obsahuje samostatný voltmetr a ampérmetr, můžete ampérmetr také nahradit bočníkem se známým odporem a změřte na něm napětí, jako v obvodech zobrazených ve spodní části výše odkazované stránky . To vám umožní provádět měření pouze pomocí jednoho voltmetru Jako bonus by také bočníkový rezistor sloužil k omezení proud v obvodu.

Upozornění: Nikdy nepřipojujte zdroj napětí, jako je baterie nebo jednoduchý laboratorní napájecí zdroj, přímo přes vodič s nízkým odporem. To způsobí zkrat, který může způsobit přehřátí vodiče nebo zdroje napájení. Místo toho do série s napájecím zdrojem vždy zapojte odpor odpovídající velikosti, aby byl proud udržován na rozumné úrovni.

Pro ještě přesnější měření odporu , můžete nastavit mostní obvod , jako je zde zobrazený základní Wheatstoneův most:

^{Zdroj obrázku: Vše o obvodech obj. I, kapitola 8.10}

Tyto obvody mohou umožnit velmi přesné měření odporu porovnáním odporu, který má být měřen, s rezistory známých hodnot. Zejména pro měření nízkých odporů se možná budete chtít podívat na obvod Kelvin Double Bridge popsaný dále na odkazované stránce.

Drát má obvykle velmi nízký odpor, takže s největší pravděpodobností nakonec budete měřit kontaktní odpor. Tj. odpor mezi vašimi multimetrovými sondami a samotný vodič může mít větší odpor než váš vodič a zastíní ho.

Můj návrh pro část závislou na teplotě by bylo změřit odpor drátu s ním ve vroucí vodě a ledové vodě, a to pro dva snadné referenční body.

Komentáře

• Většina vody z vodovodu (ionizovaná voda) vede dobře elektřinu. Mohlo by sto stop stočeného drátu ve vroucí vodě zavést dostatečnou dodatečnou vodivost, aby byla statisticky významná pro experiment?
• @BrandonEnright pro srovnání: před nějakou dobou jsem provedl experiment s vložením drátu o napětí 220 V do slané vody z vodovodu (v 1 l šálku) a při pohledu na elektrolýzu. Když jsem do ní vložil zelenou LED, viděl jsem, že svítí zeleně – dokonce ani oranžově, jako by to bylo v případě nadproudu. Jeho přesunutí blíže k drátům samozřejmě zářilo oranžově. Nyní to porovnejte s tím, co jsem ‚ d zjistil, jestli jsem připojil LED přímo k vodiči 220V. Takže jsem dospěl k závěru, že voda z vodovodu není ve srovnání s kovovým drátem výrazně vodivá.
• @Ruslan hroty na LED jsou velmi blízko u sebe. Skutečnost, že ve vodě byl potenciál $ \ sim 3 \: \ mathrm {V} $, naznačuje, že vodou protéká dostatek proudu, aby mohl být proveden test přesnosti drátu ‚ s odpor.
• @BrandonEnright: Takže použít izolovaný vodič?

Podobný experiment jsem letos provedl pro své závěrečné vědecké zadání. Použili jsme transformátor, který měl uvnitř dvě dlouhé cívky měděného drátu, různých délek (10 ma 750 m) a tloušťky. Otevřete transformátor a vyjměte cívky. Nastavte svůj multimetr na ohmy a dotkněte se kontaktů na obou koncích každé z cívek (dostali jsme 2,2 ohmu a 1500 phms). Jelikož jsou cívky drátu v transformátoru izolované, můžete je umístit do mrznoucí / vroucí vody s vyčnívajícími konci. Změřte nyní odpor a měli byste si všimnout rozdílu.

Náš rezistor 1,5 kOhm až 3k + ohm právě přechází z 25 ° C na 100 ° C.

To je správný proces, ale budete chtít multimetr, který bude číst do rozsahu 0,1 $ \ Omega $, což multimetr propojený s Amazonem nedokáže.

Většina domácích teploměrů má maximálně přibližně 110 $ ^ \ Cir $ F, takže pokud plánujete zvýšit teplotu na vyšší než tuto hodnotu, budete chtít něco jiného, něco jako tento laserový teploměr (odkaz na Amazon).

Komentáře

• A “ bonbónový teploměr „, který si můžete vyzvednout v jakémkoli obchodě s potravinami, bude také vyšší než 110 F. Nemusí dávat potřebnou přesnost, ale ‚ je levné a snadno se ve spěchu.

Typicky drát s vyšší odpor jsme my ed např. Constantan. Experiment pak naleznete zde .

Komentáře

• Ahoj Music Stu, odkaz -jsou odsuzovány pouze odpovědi, zejména ty, které se přímo týkají PDF. Můžete aktualizovat svou odpověď tak, aby obsahovala další podrobnosti, aby PDF nebylo ‚ bezpodmínečně nutné?