Kuinka mitata langanpalan vastus?

Hmm kokeilusi kuulostaa hyvältä ajatukselta, mutta mielestäni se ”tulee olemaan paljon vaikeampaa kuin mitä kuvitteletkin”. Johtojen vastus on erittäin pieni. Loppujen lopuksi ne on suunniteltu johtamaan! Katso tämä taulukko . 30 gage-langan resistanssi on $ 0.1 \: \ Omega / \ mathrm {ft} $, mikä on selvästi alle sen, mitä tyypillinen yleismittari pystyy lukemaan.

Koska vastus on niin pieni, yksi erittäin suuri lähde virheenä on se, kuinka hyvin yleismittapäät ovat kiinnitetty johtoon. Mittaat todennäköisesti vastuksen kosketuskohdassa yhtä paljon kuin langan vastus.

Yksi tapa auttaa on kuitenkin mitata erittäin pitkät johdot. Jos saat johtoa muutama sata jalkaa pitkä langan vastus alkaa olla riittävän korkea, jotta voidaan tehdä mielekkäitä mittauksia kokeellisista virheistä huolimatta.

Kommentit

• Sen sijaan, että pitkä lankakela, toimiiko myös suhteellisen suuren vastuksen omaava, kuten nikromi (käytetään lämmityselementeissä)?
• @DanNeely: kyllä, nikromin pitäisi toimia hyvin.

Kuten muut ovat huomanneet, iso ongelma on johtimen vastuksen saaminen alueelle, jolla yleismittari voi mitata sen tarkasti. Tätä varten yksinkertainen tapa on tehdä johtimista niin pitkiä ja ohuita kuin voit vastuksen maksimoimiseksi.

Toinen asia, jonka voit tehdä, on parantaa t: tä mittaustesi tarkkuus, esim. käyttämällä neliterminaalista tunnistusta , eli Kelvin-resistanssimittausta . Tätä varten sinun täytyy siirtää virta johdon läpi ja mitata sekä virta että sen jännitehäviö sen läpi:

^{Kuvalähde: Kaikki piiristä osa I, luku 8.9}

Tämän järjestelyn avulla voit sulkea pois kaikki ylimääräiset vastuslähteet virtatietä pitkin, kuten jännitelähdeliittimien ja johdon väliset koskettimet, Huomaa, että vaikka yllä esitetty piiri sisältää erillisen voltimittarin ja ampeerimittarin, voit myös korvata ampeerimittarin shuntivastuksella , jolla on tunnettu vastus ja mittaa jännite sen yli, kuten yllä linkitetyn sivun alaosassa olevissa piireissä . Tämä mahdollistaisi mittauksen vain yhdellä voltimittarilla. Bonuksena shuntivastus vastaisi myös rajoitusta virtapiiri.

Varoitus: Älä koskaan kytke jännitelähdettä, kuten akkua tai yksinkertaista laboratorion virtalähdettä, suoraan matalan vastuksen johtimen yli. Tämä aiheuttaa oikosulun, joka saattaa aiheuttaa johtimen tai virtalähteen ylikuumenemisen. Sen sijaan, sisällytä aina sopivan kokoinen vastus sarjaan virtalähteen kanssa, jotta virta pysyy kohtuullisella tasolla.

Saat tarkemman resistanssimittauksen , voit perustaa -sillapiirin , kuten tässä esitetty Wheatstonen perussilta:

^{Kuvalähde: Kaikki piireistä voi. I, luku 8.10}

Tällaiset piirit voivat sallia erittäin tarkat resistanssimittaukset vertaamalla mitattavaa vastusta tunnettujen arvojen vastuksiin. Erityisesti matalien resistanssien mittaamiseksi kannattaa tarkastella Kelvin Double Bridge -piiriä, joka on kuvattu jäljempänä linkitetyllä sivulla.

Langalla on tyypillisesti hyvin alhainen vastus, joten mitat todennäköisesti loppuun mennessä kontaktivastuksen. Eli vastus yleismittarisi antureiden ja Johdolla itsessään saattaa olla enemmän vastusta kuin langallasi, ja se varjostaa sen.

Ehdotan lämpötilasta riippuvaa osaa varten mitata langan kestävyys sen kiehuvassa vedessä ja jäävedessä kahdella helpolla vertailupisteellä.

Kommentit

• Suurin osa vesijohtovedestä (ionisoidusta vedestä) johtaa sähköä melko hyvin. Voisiko sata jalkaa kierrettyä lankaa kiehuvassa vedessä lisätä tarpeeksi ylimääräistä johtavuutta, jotta se olisi tilastollisesti merkitsevä kokeelle?
• @BrandonEnright vertailun vuoksi: tein jokin aika sitten kokeilun, jossa laitettiin 220 V parijohto suolattuun vesijohtoveteen (1 litran kupissa) ja elektrolyysin tarkastelu. Kun laitoin vihreän LEDin siihen, näin sen palavan vihreänä – ei edes oranssina, kuten ylivirtatapauksessa. Tietysti sen siirtäminen lähemmäksi johtoja teki hehku oranssiksi. Vertaa nyt sitä siihen, mistä ’ huomasin, kytkinkö LEDin suoraan 220 V: n johtoon. Joten päätin ’ johtopäätöksen, että vesijohtovesi ei ole merkittävästi johtavaa metallilangaan verrattuna.
• @Ruslan LEDin piikit ovat melko lähellä toisiaan. Se tosiasia, että niiden yli vedessä oli $ \ sim 3 \: \ mathrm {V} $ -potentiaali, viittaa siihen, että veden läpi virtaa riittävästi virtaa heittämään langan tarkkuustesti ’ n vastus.
• @BrandonEnright: Käytätkö siis eristettyä johtoa?

Tein samanlaisen kokeen tänä vuonna lopulliseen luonnontieteelliseen tehtävääni varten. Käytimme muuntajaa, jonka sisällä oli kaksi pitkää kuparilangakäämiä, eri pituisina (10m ja 750m) ja paksuisina. Pop avaa muuntaja ja poista kelat. Aseta monimittari ohmiksi ja kosketa koskettimia käämin kummassakin päässä (saimme vastaavasti 2,2 ohmia ja 1500 phms). Koska muuntajan lankakelat ovat eristettyjä, voit sitten asettaa kelat pakkas- / kiehuvaan veteen päiden ollessa kiinni. Mittaa vastus nyt, ja sinun pitäisi huomata ero.

Saimme 1,5 k ohmin vastuksen jopa 3 k + ohmiin vain 25 ° C: sta 100 ° C: seen.

Se on oikea prosessi, mutta haluat yleismittarin, joka lukee 0,1 $ \ Omega $ -alueelle, mitä Amazon-linkitetty yleismittari ei voi tehdä.

Useimmissa kodin lämpömittareissa on enintään noin 110 $ ^ \ circ $ F, joten jos aiot nostaa lämpötilaa suuremmaksi, ”haluat jotain erilaista, jotain esimerkiksi tämä lasermittari (Amazon-linkki).

Kommentit

• A ” karkkilämpömittari ”, jonka voit noutaa mistä tahansa ruokakaupasta, menee myös yli 110 F: n. Se ei ehkä anna tarvittavaa tarkkuutta, mutta se ’ halpa ja helppo saada kiire.

Tyypillisesti johdin, jolla on korkeampi vastustuskyky on meitä ed. Constantan. Katso sitten kokeilu täällä .

Kommentit

• Hei Music Stu, linkki – vain vastauksia, etenkin suoraan PDF-tiedostoon vastauksia, paheksutaan. Voitko päivittää vastauksesi sisällyttääksesi siihen lisätietoja, jotta PDF-tiedostoa ei ehdottomasti tarvita?