Hvordan måles modstanden på et stykke tråd?

Hmm dit eksperiment lyder som en god idé, men jeg synes, det bliver meget sværere end du forestiller dig. Ledningernes modstand er meget lav. De er trods alt designet til at lede! Tjek denne tabel . 30 gage wire har en modstand på $ 0,1 \: \ Omega / \ mathrm {ft} $, hvilket er langt under, hvad et typisk multimeter kan læse.

Også fordi modstanden er så lav, er en meget stor kilde af fejl vil være, hvor godt multimeterproberne er fastgjort til ledningen. Du ender sandsynligvis med at måle modstanden ved kontaktpunktet lige så meget som ledningens modstand.

En måde at hjælpe er dog at måle meget lange ledninger. Hvis du kan få ledning et par hundrede meter lang vil ledningens modstand begynde at være høj nok til, at der kan foretages meningsfulde målinger på trods af eksperimentel fejl.

Kommentarer

• I stedet for at bruge en lang trådspole, ville også en med en relativt høj modstand som nichrome (bruges i varmeelementer) også fungere?
• @DanNeely: ja, nichrome skal fungere godt.

Som andre har bemærket, er det store problem at få ledningens modstand i det område, hvor dit multimeter kan måle det nøjagtigt. Til det er den enkle tilgang at gøre ledningerne så lange og tynde, som du kan for at maksimere modstanden.

Når det er sagt, er en anden ting, du kan gøre, at forbedre t præcisionen af dine målinger, f.eks. ved hjælp af fireterminal sensing , aka Kelvin-modstandsmåling . Til dette skal du føre en strøm gennem ledningen og måle både strømmen og spændingsfaldet over den:

^{Billedkilde: Alt om kredsløb vol. I, kapitel 8.9}

Dette arrangement giver dig mulighed for at udelukke yderligere modstandskilder langs den aktuelle vej, såsom kontakterne mellem spændingskildeterminalerne og ledningen, fra modstandsmåling. Bemærk, at mens kredsløbet vist ovenfor inkluderer et separat voltmeter og amperemeter, kan du også udskifte amperemeteret med en shuntmodstand med en kendt modstand og mål spændingen over den som i kredsløbene vist i bunden af den side, der er linket ovenfor . Dette giver dig mulighed for at udføre målingen ved hjælp af kun et enkelt voltmeter Som en bonus vil shuntmodstanden også tjene til at begrænse strømmen over kredsløbet.

Advarsel: Tilslut aldrig en spændingskilde, f.eks. Et batteri eller en simpel strømforsyning fra laboratoriet, direkte over en ledning med lav modstand. Dette vil skabe en kortslutning, hvilket potentielt får ledningen eller strømforsyningen til at blive overophedet. I stedet skal du altid inkludere en modstand i passende størrelse i serie med strømforsyningen for at holde strømmen nede på et rimeligt niveau.

For en endnu mere nøjagtig modstandsmåling , kan du oprette et brokredsløb , som den grundlæggende Wheatstone-bro vist her:

^{Billedkilde: Alt om kredsløb vol. I, kapitel 8.10}

Sådanne kredsløb kan tillade meget nøjagtige modstandsmålinger ved at sammenligne modstanden, der skal måles, med modstande med kendte værdier. Især til måling af lave modstande kan du se på Kelvin Double Bridge-kredsløbet beskrevet længere nede på den linkede side.

Wire har typisk meget lav modstand, så det, du sandsynligvis ender med at måle, er kontaktmodstand. Dvs. modstanden mellem dine multimeterprober og selve ledningen kan have mere modstand end din ledning og overskygge den.

Mit forslag til den temperaturafhængige del ville være at måle ledningens modstand i kogende vand og isvand til to lette referencepunkter.

Kommentarer

• Mest ledningsvand (ioniseret vand) leder elektricitet ret godt. Kunne hundrede meter viklet ledning i kogende vand introducere tilstrækkelig yderligere ledningsevne til at være statistisk signifikant for eksperimentet?
• @BrandonEnright til sammenligning: For nogen tid siden lavede jeg et eksperiment med at sætte en 220V par ledning i saltet vand fra hanen. (i en 1 l kop) og ser på elektrolyse. Da jeg satte en grøn LED i den, så jeg den lyse grønt – ikke engang orange, som det ville være i tilfælde af overstrøm. Selvfølgelig flyttes det tættere på ledninger, der lyser orange. Sammenlign det nu med det, jeg ‘ d ser, om jeg har tilsluttet LED direkte til 220V ledningen. Så jeg ‘ konkluderede, at ledningsvand ikke er signifikant ledende i forhold til metaltråd.
• @Ruslan stifterne på en LED er ret tæt på hinanden. Det faktum, at der var et $ \ sim 3 \: \ mathrm {V} $ potential over dem i vandet, antyder at der strømmer nok strøm gennem vandet til at kaste en præcisionstest af ledningen ‘ s modstand.
• @BrandonEnright: Brug så isoleret ledning?

Jeg gjorde et lignende eksperiment i år til min sidste videnskabelige opgave. Vi brugte en transformer, der havde to lange spoler af kobbertråd indeni, med forskellige længder (10m og 750m) og tykkelser. Åbn transformeren, og tag spolerne ud. Indstil din multimeter til ohm, og berør kontakterne i hver ende af hver af spolerne (vi fik henholdsvis 2,2 ohm og 1500 fm). Da trådspolerne i transformeren er isoleret, kan du derefter placere spolerne i frysende / kogende vand med enderne, der stikker ud. Mål modstanden nu, og du skal bemærke en forskel.

Vi fik vores 1,5k ohm-modstand op til 3k + ohm, der bare går fra 25C til 100C.

Det er den rigtige proces, men du vil have et multimeter, der læser ned i 0,1 $ \ Omega $ -området, noget det Amazon-linkede multimeter ikke kan gøre.

De fleste hjemmetermometre har maksimalt ca. 110 $ ^ \ circ $ F, så hvis du planlægger at hæve temperaturen til større end det, vil du gerne have noget andet, noget som dette lasertermometer (Amazon-link).

Kommentarer

• A ” sliktermometer ” du kan afhente i enhver købmand, vil også gå langt over 110 F. Det giver muligvis ikke den nødvendige præcision, men det ‘ er billigt og let at få travlt.

Typisk en ledning med højere modstand er os ed f.eks. Constantan. Se derefter eksperimentet her .

Kommentarer

• Hej musik Stu, link -Kun svar, især svar direkte på en PDF, er forkert. Kan du opdatere dit svar, så det indeholder flere detaljer, så PDFen ikke er ‘ t strengt nødvendigt?