Hogyan mérhető egy drótdarab ellenállása?

Hmm, a kísérleted jó ötletnek tűnik, de szerintem “sokkal nehezebb lesz, mint amit elképzelsz”. A vezetékek ellenállása nagyon alacsony. Végül is úgy tervezték, hogy dirigáljanak! Nézze meg ezt a táblázatot . A 30 gage huzal ellenállása $ 0,1 \: \ Omega / \ mathrm {ft} $, ami jóval alacsonyabb, mint amit egy tipikus multiméter képes olvasni.

Azért is, mert az ellenállás olyan alacsony, ezért nagyon nagy forrás A hiba az lesz, hogy a multiméter szondák mennyire vannak rögzítve a vezetékhez. Valószínűleg akkor fogja mérni az ellenállást az érintkezés helyén, mint a vezeték ellenállását.

Ennek egyik módja azonban a nagyon hosszú huzalok mérése. Ha néhány száz huzalt kaphat láb hosszú a huzal ellenállása elég magasnak tűnik ahhoz, hogy értelmes méréseket lehessen végezni a kísérleti hiba ellenére.

Megjegyzések

• Használat helyett hosszú huzaltekercs, működne-e olyan viszonylag nagy ellenállású, mint a nichrom (fűtőelemekben használt)?
• @DanNeely: igen, a nichromnak jól kell működnie.

Amint mások megjegyezték, a nagy probléma az, hogy a vezeték ellenállása abba a tartományba kerül, ahol a multiméter pontosan meg tudja mérni. Ehhez az az egyszerű megközelítés, hogy az ellenállás maximalizálása érdekében minél hosszabbá és vékonyabbá kell tenni a vezetékeket . p>

Ez azt jelenti, hogy egy másik dolog, amit tehet, az a t javítása a méréseid pontossága, pl. a négy terminális érzékelés használatával, más néven Kelvin-ellenállás mérésével . Ehhez áramot kell vezetnie a vezetéken, és meg kell mérnie az áramot és a feszültségesést rajta:

^{Kép forrása: Minden az áramkörökről I. kötet, 8.9. fejezet Vegye figyelembe, hogy bár a fent bemutatott áramkör külön voltmérőt és ampermérőt tartalmaz, az ampermérőt egy ismert ellenállású sönt ellenállásra is cserélheti. és mérje meg a feszültséget rajta, mint a fent hivatkozott oldal alján látható áramkörökben. Ez lehetővé tenné, hogy a mérést csak egyetlen voltmérővel végezze. Bónuszként a söntellenállás korlátozását is szolgálná az áramkörön átáramló áram.}

Figyelem: Soha ne csatlakoztasson feszültségforrást, például akkumulátort vagy egyszerű laboratóriumi tápegységet közvetlenül egy kis ellenállású vezetékre. Ez rövidzárlatot hoz létre, ami a vezeték vagy a tápegység túlmelegedését okozhatja. Ehelyett mindig tegyen megfelelő méretű ellenállást sorba az áramellátással, hogy az áramot ésszerű szinten tartsa.

A pontosabb ellenállásmérés érdekében , beállíthat egy híd áramkört , mint az itt látható alapvető Wheatstone híd:

^{Kép forrása: Az áramkörökről vol. I, 8.10. Fejezet}

Az ilyen áramkörök nagyon pontos ellenállásmérést tesznek lehetővé, összehasonlítva a mérendő ellenállást ismert értékű ellenállásokkal. Különösen az alacsony ellenállások méréséhez érdemes megnéznie a Kelvin Double Bridge áramkört, amelyet a linkelt oldalon tovább ismertetünk.

A huzalnak általában nagyon alacsony az ellenállása, ezért a legvalószínűbb a érintkezési ellenállás. Vagyis a multiméteres szondák és az ellenállás közötti ellenállás maga a huzal nagyobb ellenállással bírhat, mint a huzal, és beárnyékolja.

Javaslatom a hőmérsékletfüggő részre az lenne, hogy a vezeték ellenállását mérjük forrásban lévő vízben és jeges vízben, két egyszerű referenciapontra.

Megjegyzések

• A legtöbb csapvíz (ionizált víz) meglehetősen jól vezeti az áramot. Vajon száz méter tekercselt vezeték forrásban lévő vízben elegendő kiegészítő vezetőképességet képes-e bevezetni ahhoz, hogy statisztikailag szignifikáns legyen a kísérlet szempontjából?
• @BrandonEnright az összehasonlításhoz: valamikor ezelőtt készítettem egy kísérletet, amelynek során 220 V-os huzalt hoztam sós csapvízbe (1 literes csészében) és az elektrolízist nézzük. Amikor zöld LED-et tettem bele, láttam, hogy zölden világít – még narancssárgának sem, mint túláram esetén. Természetesen a vezetékekhez közelebb helyezve narancssárgán világított. Most hasonlítsa össze azzal, amit ‘ láttam, hogy a LED-et közvetlenül a 220 V-os vezetékhez csatlakoztattam-e. Tehát ‘ arra a következtetésre jutottam, hogy a csapvíz nem jelentősen vezetőképes a fémhuzallal összehasonlítva.
• @Ruslan a LED-es szálak elég közel vannak egymáshoz. Az a tény, hogy egy $ \ sim 3 \: \ mathrm {V} $ potenciál volt rajtuk a vízben, arra utal, hogy elegendő áram folyik át a vízen ahhoz, hogy eldobja a huzal precíziós tesztjét ‘ s ellenállás.
• @BrandonEnright: Szigetelt vezetéket használjon?

Idén végeztem hasonló kísérletet a végső tudományos feladatomhoz. Olyan transzformátort használtunk, amelynek két hosszú rézhuzaltekercs volt, különböző hosszúságú (10m és 750m) és vastagságú. Nyissa ki a transzformátort, és vegye ki a tekercseket. Állítsa a több métert ohmra, és érintse meg az egyes tekercsek mindkét végén található érintkezőket (2,2 ohmot és 1500 phms-ot kaptunk). Mivel a transzformátorban lévő huzaltekercsek szigeteltek, akkor a tekercseket fagyasztó / forrásban lévő vízbe helyezheti úgy, hogy a végek kilógnak. Mérje meg most az ellenállást, és észre kell vennie a különbséget.

Megkaptuk 1,5 k ohmos ellenállást 3 k + ohm értékig, csak 25 ° C és 100 ° C között.

Ez a helyes folyamat, de olyan multiméterre lesz szükséged, amely leolvasható a 0,1 $ \ Omega $ tartományba, amire az Amazon-hoz kapcsolódó multiméter nem képes.

A legtöbb otthoni hőmérő maximális értéke kb. 110 $ ^ \ circ $ F, ezért ha azt tervezi, hogy ennél nagyobbra emeli a hőmérsékletet, akkor valami mást szeretne, például ez a lézeres hőmérő (Amazon link).

Megjegyzések

• A ” cukorka hőmérő “, amelyet bármelyik élelmiszerboltban átvehet, szintén 110 F fölé fog menni. Lehet, hogy nem adja meg a szükséges pontosságot, de ‘ olcsó és könnyen sietős.

Tipikusan egy vezeték magasabb ellenállás vagyunk mi szerk pl. Constantan. Ezután tekintse meg a kísérletet itt .

Megjegyzések

• Szia Music Stu, link -csak a válaszokat, különösen a közvetlenül a PDF-fájlra adott válaszokat nézik rosszallónak. Frissítheti válaszát, hogy további részleteket tartalmazzon, hogy a PDF-re ‘ nincs feltétlenül szükség?