제 아들은 전선의 다양한 온도와 직경이 저항에 미치는 영향에 대한 과학 실험을하고 있습니다. 우리는 다른 게이지 와이어, 가정용 온도계 및 기본 디지털 멀티 미터 (예 : 아마존의이 제품 )를 사용하여이를 달성 할 수 있다고 가정합니다.
이것이 맞습니까? 아니면 멀티 미터가 일반 전선이 아닌 배터리 및 회로의 저항을 측정하는 데만 사용됩니까? 이 설정이 충분하지 않은 경우 대안을 제안 해 주시겠습니까?
온도와 관련하여 간단한 가정용 온도계 (수 은가 아닌 배터리)로 충분합니까?
답변
음 실험이 좋은 생각처럼 들리지만 “생각하는 것보다 훨씬 어려울 것 같습니다.” 전선의 저항은 매우 낮습니다. 결국 그들은 지휘하도록 설계되었습니다! 이 표 를 확인하세요. 30 게이지 와이어의 저항은 $ 0.1 \ : \ Omega / \ mathrm {ft} $로 일반적인 멀티 미터가 읽을 수있는 값보다 훨씬 낮습니다.
또한 저항이 너무 낮기 때문에 매우 큰 소스 중 하나입니다. 오류의 원인은 멀티 미터 프로브가 와이어에 얼마나 잘 연결되어 있는지입니다. 전선의 저항만큼 접촉 지점에서 저항을 측정하게 될 것입니다.
하지만 도움이되는 한 가지 방법은 매우 긴 전선을 측정하는 것입니다. 전선을 수백 개 얻을 수 있다면 피트 길이의 와이어 저항은 실험적 오류에도 불구하고 의미있는 측정을 수행 할 수있을만큼 충분히 높기 시작합니다.
설명
- 사용하는 대신 긴 와이어 코일, 니크롬 (발열체에 사용됨)과 같이 상대적으로 높은 저항을 가진 코일을 사용하는 것도 작동합니까?
- @DanNeely : 네, 니크롬이 잘 작동해야합니다.
답변
다른 사람들이 언급했듯이 큰 문제는 전선의 저항을 멀티 미터가 정확하게 측정 할 수있는 범위로 가져 오는 것입니다. 이를 위해 간단한 접근 방식은 저항을 극대화하기 위해 전선을 최대한 길고 얇게 만드는 것입니다 .
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즉, 당신이 할 수있는 또 다른 일은 측정의 정밀도 (예 : 4 단자 감지 (일명 켈빈 저항 측정 )를 사용합니다. 이를 위해 “전선을 통해 전류를 전달하고 전류 및 전압 강하를 모두 측정해야합니다.
이미지 출처 : 회로에 관한 모든 것 I 권, 8.9 장
이 배열을 사용하면 전압 소스 단자와 전선 사이의 접점과 같이 전류 경로를 따라 추가 저항 소스를 제외 할 수 있습니다. 위에 표시된 회로에는 별도의 전압계와 전류계가 포함되어 있지만 전류계를 알려진 저항이있는 분로 저항 으로 교체 할 수도 있습니다. 위에 링크 된 페이지 하단에 표시된 회로에서와 같이 전압을 측정합니다. 이렇게하면 단일 전압계 만 사용하여 측정을 수행 할 수 있습니다. . 보너스로 션트 저항은 전류.
경고 : 배터리 또는 간단한 실험실 전원 공급 장치와 같은 전압 소스를 저 저항 전선에 직접 연결하지 마십시오. 이로 인해 단락이 발생하여 전선이나 전원 공급 장치가 과열 될 수 있습니다. 대신, 항상 적절한 크기의 저항을 전원 공급 장치와 직렬로 연결하여 전류를 적절한 수준으로 낮추십시오.
더욱 정확한 저항 측정을 위해 , 여기에 표시된 기본 Wheatstone 브리지와 같은 브리지 회로 를 설정할 수 있습니다.
이미지 출처 : 회로에 관한 모든 것 vol. I, 8.10 장
이러한 회로는 측정 할 저항을 알려진 값의 저항과 비교하여 매우 정확한 저항 측정을 가능하게합니다. 특히 낮은 저항을 측정하려면 링크 된 페이지 아래에 자세히 설명 된 Kelvin Double Bridge 회로를 살펴볼 수 있습니다.
Answer
전선은 일반적으로 저항이 매우 낮기 때문에 측정 할 가능성이 가장 높은 값은 접촉 저항입니다. 즉, 멀티 미터 프로브와 전선 자체가 전선보다 더 많은 저항을 가지고있을 수 있으며이를 가릴 수 있습니다.
온도 의존 부분에 대한 저의 제안은 두 개의 쉬운 기준점에 대해 끓는 물과 얼음물에서 와이어의 저항을 측정하는 것입니다.
댓글
- 대부분의 수돗물 (이온수)은 전기를 잘 전도합니다. 끓는 물에 100 피트의 코일 와이어가 실험에 통계적으로 유의미 할만큼 충분한 추가 전도도를 도입 할 수 있습니까?
- @BrandonEnright 비교를 위해 : 얼마 전에 220V 쌍의 와이어를 소금에 절인 수돗물에 넣는 실험을했습니다. (1 l 컵에) 전기 분해를 살펴보십시오. 녹색 LED를 꽂았을 때 과전류의 경우처럼 주황색도 아닌 녹색으로 빛납니다. 물론 전선 가까이로 이동하면 주황색으로 빛납니다. 이제 LED를 220V 전선에 직접 연결했는지 '와 비교해보세요. 그래서 저는 ' 수돗물이 금속 와이어에 비해 전도성이 크지 않다는 결론을 내 렸습니다.
- @Ruslan LED의 갈래는 매우 가깝습니다. 물속에 $ \ sim 3 \ : \ mathrm {V} $ 전위가 있다는 사실은 전선의 정밀 테스트를 수행하기에 충분한 전류가 물을 통해 흐르고 있음을 나타냅니다. '의 저항.
- @BrandonEnright : 절연 전선을 사용 하시겠습니까?
답변
올해 마지막 과학 과제를 위해 비슷한 실험을했습니다. 우리는 내부에 길이 (10m와 750m)와 두께가 다른 두 개의 긴 구리선 코일이있는 변압기를 사용했습니다. 변압기를 열고 코일을 꺼냅니다. 멀티 미터를 옴으로 설정하고 각 코일의 양쪽 끝에있는 접점을 터치합니다 (각각 2.2 옴과 1500 phms가 있습니다). 변압기의 전선 코일이 절연되어 있으므로 끝이 튀어 나온 상태로 냉동 / 끓는 물에 코일을 넣을 수 있습니다. 지금 저항을 측정하면 차이를 알아 차릴 수 있습니다.
25C에서 100C로 이동하는 최대 3k + ohm의 1.5kohm 저항을 얻었습니다.
답변
올바른 프로세스이지만 Amazon 연결 멀티 미터로는 할 수없는 0.1 $ \ Omega $ 범위까지 읽는 멀티 미터가 필요합니다.
대부분의 가정용 온도계의 최대 값은 약 110 $ ^ \ circ $ F입니다. 따라서 이보다 더 높게 온도를 올릴 계획이라면 “이 레이저 온도계 (Amazon 링크)
댓글
- A " 사탕 온도계 " 식료품 점에서 수령 할 수있는 온도도 110F 이상입니다. 필요한 정밀도를 제공하지 못할 수도 있지만 ' 저렴하고 서두르 기 쉽습니다.
답변
일반적으로 높은 저항력은 우리입니다 ed 예. 콘스 탄탄. 그런 다음 여기 에서 실험을 확인하세요.
댓글
- 안녕하세요 Music Stu, link -오직 답변, 특히 PDF에 대한 직접 답변은 눈살을 찌푸립니다. PDF가 반드시 필요하지 않도록 ' 더 자세한 정보를 포함하도록 답변을 업데이트 할 수 있습니까?