息子は、ワイヤーの温度と直径の変化が抵抗にどのように影響するかについて科学実験を行っています。これは、さまざまなゲージワイヤ、家庭用温度計、および基本的なデジタルマルチメータ（例：これはamazonで）を使用することで実現できると想定しています。
これは正しいですか、それともマルチメータはバッテリーと回路の抵抗を測定するためだけに使用され、普通のワイヤーではありませんか？この設定では不十分な場合、別の方法を提案できますか？
温度に関して、簡単な家庭用温度計（水銀ではなくバッテリー）で十分ですか？
回答
うーん、あなたの実験は良い考えのように聞こえますが、私はそれが「あなたが想像しているよりもはるかに難しい」と思います。ワイヤーの抵抗は非常に低いです。結局のところ、彼らは実施するように設計されています！ この表をご覧ください。 30ゲージワイヤの抵抗は$ 0.1 \：\ Omega / \ mathrm {ft} $で、通常のマルチメータが読み取ることができる値をはるかに下回っています。
また、抵抗が非常に低いため、1つの非常に大きなソースです。エラーの原因は、マルチメータプローブがワイヤにどれだけうまく接続されているかです。おそらく、接触点での抵抗をワイヤーの抵抗と同じくらい測定することになります。
ただし、非常に長いワイヤーを測定するのが役立つ方法の1つです。ワイヤーを数百本入手できる場合フィートの長さのワイヤーの抵抗は、実験誤差にもかかわらず、意味のある測定を行うことができるほど十分に高くなり始めます。
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- 使用する代わりにワイヤーの長いコイル、ニクロム（加熱要素で使用される）のような比較的抵抗の高いものを使用することも同様に機能しますか？
- @DanNeely：はい、ニクロムはうまく機能するはずです。
回答
他の人が指摘しているように、大きな問題は、マルチメーターが正確に測定できる範囲にワイヤーの抵抗を入れることです。そのための簡単なアプローチは、抵抗を最大化するために、ワイヤーをできるだけ長く細くすることです。
とはいえ、あなたができるもう1つのことは、tを改善することです。あなたの測定の精度、例えば 4端子センシング、別名ケルビン抵抗測定を使用します。このためには、「ワイヤに電流を流し、ワイヤに流れる電流と電圧降下の両方を測定する必要があります。
画像ソース： 回路のすべて第1巻、8.9章
この配置により、電圧源端子とワイヤ間の接点など、電流経路に沿った追加の抵抗源を除外できます。上記の回路には別個の電圧計とアンペアが含まれていますが、アンペアを既知の抵抗を持つシャント抵抗に置き換えることもできます。 上記のリンク先のページの下部に示されている回路のように、その両端の電圧を測定します。これにより、単一の電圧計のみを使用して測定を行うことができます。ボーナスとして、シャント抵抗は制限するのにも役立ちます回路を流れる電流。
警告：バッテリーや単純な実験用電源などの電圧源を、低抵抗のワイヤーに直接接続しないでください。これにより短絡が発生し、ワイヤまたは電源が過熱する可能性があります。代わりに、電流を適切なレベルに抑えるために、電源と直列に適切なサイズの抵抗を常に含めてください。
さらに正確な抵抗測定を行うには、次に示す基本的なホイートストンブリッジのように、ブリッジ回路を設定できます。
画像ソース： 回路のすべて vol。 I、8.10章
このような回路では、測定する抵抗を既知の値の抵抗と比較することにより、非常に正確な抵抗測定を行うことができます。特に、低抵抗を測定する場合は、リンク先のページでさらに説明されているケルビンダブルブリッジ回路を確認することをお勧めします。
回答
ワイヤの抵抗は通常非常に低いため、測定する可能性が最も高いのは、接触抵抗です。つまり、マルチメータプローブとワイヤー自体はワイヤーよりも抵抗が大きく、影が薄くなる可能性があります。
温度依存部分についての私の提案は、2つの簡単な参照点として、沸騰水と氷水中でのワイヤーの抵抗を測定することです。
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- ほとんどの水道水（イオン水）は電気を通します。沸騰したお湯に100フィートのコイル状のワイヤーを入れると、実験で統計的に有意な十分な追加の導電率が得られますか？
- @BrandonEnright比較のために：少し前に、220Vのペアワイヤーを塩水に入れて実験を行いました。 （1リットルのカップで）そして電気分解を見てください。緑色のLEDを入れると、緑色に光っています。過電流の場合のようにオレンジ色ではありません。もちろん、ワイヤーに近づけるとオレンジ色に光ります。次に、LEDを220Vワイヤに直接接続したかどうかを確認した'と比較します。したがって、' dは、水道水は金属線に比べて導電性が高くないと結論付けています。
- @RuslanLEDのプロングはかなり接近しています。水中でそれらの両端に$ \ sim 3 \：\ mathrm {V} $の電位があったという事実は、ワイヤーの精密テストを破棄するのに十分な電流が水を流れていることを示唆しています'の抵抗。
- @BrandonEnright：絶縁電線を使用しますか？
回答
私は今年、最後の科学課題のために同様の実験を行いました。長さ（10mと750m）と太さの異なる銅線の2つの長いコイルを内部に備えた変圧器を使用しました。トランスをポップオープンし、コイルを取り出します。マルチメータをオームに設定し、各コイルの両端の接点に触れます（それぞれ2.2オームと1500 phmsを取得しました）。変圧器のワイヤーのコイルは絶縁されているので、両端を突き出して、コイルを凍結/沸騰水中に置くことができます。ここで抵抗を測定すると、違いに気付くはずです。
25Cから100Cに移行するだけで最大3k +オームの1.5kオームの抵抗が得られました。
回答
これは正しいプロセスですが、0.1 $ \ Omega $の範囲まで読み取るマルチメーターが必要になります。これは、Amazonにリンクされたマルチメーターでは実行できません。
ほとんどの家庭用温度計の最大値は約110 $ ^ \ circ $ Fであるため、温度をそれより高くする場合は、このレーザー温度計（Amazonリンク）。
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- A "キャンディー温度計"どの食料品店でも受け取ることができます。110Fをはるかに超えます。必要な精度が得られない可能性がありますが、'安くて急いで簡単に入手できます。
回答
通常、より高いワイヤー抵抗率は私たちですed例：コンスタンタン。次に、実験こちらをご覧ください。
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- Hi Music Stu、リンク-答えだけ、特にPDFへの直接の答えは嫌われます。 PDFが厳密に必要とされないように'詳細を含めるように回答を更新できますか？