Hvordan måler du motstanden til et ledningsstykke?

Hmm eksperimentet ditt høres ut som en god ide, men jeg tror det blir mye vanskeligere enn du forestiller deg. Ledningens motstand er veldig lav. Tross alt er de designet for å lede! Ta en titt på denne tabellen . 30 meter ledning har en motstand på $ 0,1 \: \ Omega / \ mathrm {ft} $, som er godt under hva et typisk multimeter kan lese.

Også fordi motstanden er så lav, er en veldig stor kilde feil vil være hvor godt multimeterprober er festet til ledningen. Du vil sannsynligvis ende opp med å måle motstanden ved kontaktpunktet like mye som ledningens motstand.

En måte å hjelpe på er å måle veldig lange ledninger. Hvis du kan få ledning noen hundre meter lang vil ledningens motstand begynne å være høy nok til at meningsfylte målinger kan gjøres, til tross for eksperimentelle feil.

Kommentarer

• I stedet for å bruke en lang trådspole, ville det å bruke en med relativt høy motstand som nichrome (brukt i varmeelementer) også fungert?
• @DanNeely: ja, nichrome burde fungere bra.

Som andre har bemerket, er det store problemet å få ledningens motstand inn i området der multimeteret ditt kan måle det nøyaktig. For det er den enkle tilnærmingen å gjøre ledningene så lange og tynne som mulig for å maksimere motstanden.

Når det er sagt, er en annen ting du kan gjøre å forbedre t han presisjon av dine målinger, f.eks. ved å bruke fireterminal sensing , aka Kelvin-motstandsmåling . For dette må du føre en strøm gjennom ledningen og måle både strømmen og spenningsfallet over den:

^{Bildekilde: Alt om kretser vol. I, kapittel 8.9}

Denne ordningen lar deg ekskludere eventuelle ytterligere motstandskilder langs den nåværende banen, for eksempel kontaktene mellom spenningskildeterminalene og ledningen, fra motstandsmålingen. Vær oppmerksom på at mens kretsen vist ovenfor inneholder et separat voltmeter og amperemeter, kan du også erstatte amperemeteret med en shuntmotstand med en kjent motstand og måle spenningen over den, som i kretsene vist nederst på siden som er lenket ovenfor . Dette gjør at du kan utføre målingen ved å bruke bare ett voltmeter Som en bonus vil shuntmotstanden også tjene til å begrense strømmen over kretsen.

Advarsel: Koble aldri en spenningskilde, for eksempel et batteri eller en enkel strømforsyning fra laboratoriet, direkte over en ledning med lav motstand. Dette vil skape kortslutning, noe som potensielt kan føre til at ledningen eller strømforsyningen overopphetes. I stedet må du alltid inkludere en motstand med passende størrelse i serie med strømforsyningen for å holde strømmen nede på et rimelig nivå.

For en enda mer nøyaktig motstandsmåling , kan du sette opp en brokrets , som den grunnleggende Wheatstone-broen som vises her:

^{Bildekilde: Alt om kretser vol. I, kapittel 8.10}

Slike kretser kan tillate svært nøyaktige motstandsmålinger ved å sammenligne motstanden som skal måles med motstander med kjente verdier. Spesielt for å måle lave motstander, kan det være lurt å se på Kelvin Double Bridge-kretsen som er beskrevet lenger nede på den koblede siden.

Wire har vanligvis veldig lav motstand, så det du sannsynligvis ender med å måle er kontaktmotstand. Dvs motstanden mellom multimeterprober og ledningen i seg selv kan ha mer motstand enn ledningen din og overskygge den.

Mitt forslag til den temperaturavhengige delen ville være å måle ledningens motstand mot den i kokende vann og isvann, for to enkle referansepunkter.

Kommentarer

• Mest vann fra springen (ionisert vann) leder strøm ganske bra. Kunne hundre meter kveilet ledning i kokende vann introdusere nok ledningsevne til å være statistisk signifikant for eksperimentet?
• @BrandonEnright til sammenligning: for en tid siden laget jeg et eksperiment med å sette en 220V ledning i saltvann fra springen (i en 1 l kopp) og ser på elektrolyse. Da jeg satte en grønn LED i den, så jeg den lyse grønt – ikke engang oransje slik det ville være i tilfelle overstrøm. Selvfølgelig flyttet den nærmere ledninger til å lyse oransje. Sammenlign det nå med det jeg ‘ ser om jeg koblet lysdioden direkte til 220V-ledningen. Så jeg ‘ d konkluderte med at vann fra springen ikke er signifikant ledende sammenlignet med metalltråd.
• @Ruslan stikkene på en LED er ganske tett sammen. Det faktum at det var et $ \ sim 3 \: \ mathrm {V} $ potensial over dem i vannet antyder at det strømmer nok strøm gjennom vannet til å kaste av en presisjonstest av ledningen ‘ s motstand.
• @BrandonEnright: Så bruk isolert ledning?

Jeg gjorde et lignende eksperiment i år for min siste vitenskapelige oppgave. Vi brukte en transformator som hadde to lange spoler av kobbertråd inni, av forskjellige lengder (10m og 750m) og tykkelser. Åpne transformatoren og ta ut spolene. Sett multimeteret til ohm, og berør kontaktene i hver ende av hver av spolene (vi har henholdsvis 2,2 ohm og 1500 fm). Siden trådspolene i transformatoren er isolert, kan du deretter plassere spolene i frysende / kokende vann med endene som stikker ut. Mål motstanden nå, og du bør merke en forskjell.

Vi fikk vår 1,5k ohm motstand opp til 3k + ohm bare fra 25C til 100C.

Det er riktig prosess, men du vil ha et multimeter som leser ned i 0,1 $ \ Omega $ -området, noe Amazon-koblet multimeter ikke kan gjøre.

De fleste hjemmetermometre har maksimalt rundt 110 $ ^ \ circ $ F, så hvis du planlegger å heve temperaturen til større enn det, vil du «ha noe annet, noe sånt som dette lasertermometeret (Amazon-lenke).

Kommentarer

• A » godtermetermometer » du kan hente i hvilken som helst matbutikk vil også gå langt over 110 F. Det gir kanskje ikke den nødvendige presisjonen, men det ‘ er billig og lett å ha det travelt.

Vanligvis en ledning med høyere motstand er oss redd f.eks. Constantan. Se deretter eksperimentet her .

Kommentarer

• Hei musikk Stu, lenke -Bare svar, spesielt de som er direkte til en PDF, er mislikt. Kan du oppdatere svaret ditt slik at det inkluderer flere detaljer slik at PDF-filen ikke er ‘ t strengt nødvendig?