Hoe meet je de weerstand van een stuk draad?

Hmm, je experiment klinkt als een goed idee, maar ik denk dat het “veel moeilijker zal zijn dan je denkt”. De weerstand van draden is erg laag. Ze zijn tenslotte ontworpen om te geleiden! Bekijk deze tabel . 30 gage-draad heeft een weerstand van $ 0,1 \: \ Omega / \ mathrm {ft} $ wat ruim onder wat een typische multimeter kan lezen.

Ook, omdat de weerstand zo laag is, is er een zeer grote bron van de fout zal zijn hoe goed de multimeter-sondes aan de draad zijn bevestigd. U zult waarschijnlijk de weerstand op het contactpunt evenveel meten als de weerstand van de draad.

Een manier om te helpen is echter door zeer lange draden te meten. Als u draad kunt krijgen, een paar honderd voet lang zal de weerstand van de draad hoog genoeg worden om zinvolle metingen te doen, ondanks experimentele fouten.

Opmerkingen

• In plaats van te gebruiken een lange draadspiraal, zou het gebruik van een draad met een relatief hoge weerstand zoals nichroom (gebruikt in verwarmingselementen) ook werken?
• @DanNeely: ja, nichroom zou goed moeten werken.

Zoals anderen al hebben opgemerkt, is het grote probleem om de weerstand van de draad binnen het bereik te krijgen waar uw multimeter het nauwkeurig kan meten. Daarvoor is de eenvoudige aanpak de draden zo lang en dun mogelijk te maken om de weerstand te maximaliseren.

Dat gezegd hebbende, een ander ding dat u kunt doen, is t verbeteren de precisie van uw metingen, bijv. door gebruik te maken van vierterminal detectie , ook bekend als Kelvin-weerstandsmeting . Hiervoor moet u “een stroom door de draad leiden en zowel de stroom als de spanningsval eroverheen meten:

^{Afbeeldingsbron: Alles over circuits deel I, hoofdstuk 8.9}

Met deze opstelling kunt u extra weerstandsbronnen langs het stroompad uitsluiten, zoals de contacten tussen de spanningsbronaansluitingen en de draad, van de weerstandsmeting. Houd er rekening mee dat, hoewel het hierboven getoonde circuit een afzonderlijke voltmeter en ampèremeter bevat, u de ampèremeter ook kunt vervangen door een shuntweerstand met een bekende weerstand en meet de spanning erover, zoals in de circuits die worden weergegeven onder aan de hierboven gekoppelde pagina . Hierdoor kunt u de meting uitvoeren met slechts één voltmeter Als bonus zou de shuntweerstand ook dienen om te beperken de stroom over het circuit.

Waarschuwing: Sluit nooit een spanningsbron, zoals een batterij of een eenvoudige laboratoriumvoeding, rechtstreeks aan op een laagohmige draad. Hierdoor ontstaat kortsluiting, waardoor de draad of de voeding mogelijk oververhit raakt. Plaats in plaats daarvan altijd een weerstand van de juiste grootte in serie met de voeding om de stroom op een redelijk niveau te houden.

Voor een nog nauwkeurigere weerstandsmeting , zou je een brugcircuit kunnen opzetten, zoals de standaard Wheatstone-brug die hier wordt weergegeven:

^{Afbeeldingsbron: Alles over circuits vol. I, hoofdstuk 8.10}

Dergelijke circuits kunnen zeer nauwkeurige weerstandsmetingen mogelijk maken door de te meten weerstand te vergelijken met weerstanden met bekende waarden. In het bijzonder, voor het meten van lage weerstanden, zou je het Kelvin Double Bridge-circuit kunnen bekijken dat verderop op de gelinkte pagina wordt beschreven.

Draad heeft doorgaans een zeer lage weerstand, dus wat u waarschijnlijk zult gaan meten, is de contactweerstand. Dat wil zeggen, de weerstand tussen uw multimeter-sondes en de draad zelf heeft mogelijk meer weerstand dan uw draad en overschaduwt deze.

Mijn suggestie voor het temperatuurafhankelijke deel zou zijn om de weerstand van de draad ermee te meten in kokend water en ijswater, voor twee gemakkelijke referentiepunten.

Opmerkingen

• Het meeste leidingwater (geïoniseerd water) geleidt elektriciteit redelijk goed. Zou dertig meter opgerolde draad in kokend water voldoende extra geleidbaarheid kunnen introduceren om statistisch significant te zijn voor het experiment?
• @BrandonEnright ter vergelijking: enige tijd geleden heb ik een experiment gedaan door een 220 V-draad in gezouten leidingwater te steken (in een beker van 1 l) en kijkend naar elektrolyse. Toen ik er een groene LED in stopte, zag ik hem groen oplichten – zelfs niet oranje zoals bij overstroom. Door het dichter bij de draden te brengen, werd het natuurlijk oranje. Vergelijk het nu met wat ik ‘ zou zien of ik de LED rechtstreeks op de 220V-draad had aangesloten. Dus ik ‘ concludeerde dat kraanwater niet significant geleidend is in vergelijking met metaaldraad.
• @Ruslan de pennen op een LED zijn redelijk dicht bij elkaar. Het feit dat er een $ \ sim 3 \: \ mathrm {V} $ -potentieel in het water was, suggereert dat er voldoende stroom door het water stroomt om een precisietest van de draad af te werpen ‘ s weerstand.
• @BrandonEnright: Dus gebruik geïsoleerde draad?

Ik heb dit jaar een soortgelijk experiment gedaan voor mijn laatste wetenschappelijke opdracht. We gebruikten een transformator met daarin twee lange spoelen van koperdraad, van verschillende lengtes (10m en 750m) en diktes. Klap de transformator open en verwijder de spoelen. Stel je multimeter in op ohm en raak de contacten aan beide uiteinden van elk van de spoelen aan (we hebben respectievelijk 2,2 ohm en 1500 phms). Omdat de spoelen van draad in de transformator geïsoleerd zijn, kunt u de spoelen vervolgens in ijskoud / kokend water plaatsen met de uiteinden naar buiten. Meet nu de weerstand en je zou een verschil moeten opmerken.

We hebben onze weerstand van 1.5k ohm tot 3k + ohm net van 25C naar 100C laten gaan.

Dat is het juiste proces, maar je wilt een multimeter die uitleest in het bereik van 0.1 $ \ Omega $, iets wat de aan Amazon gekoppelde multimeter niet kan.

De meeste thuisthermometers hebben een maximum van ongeveer 110 $ ^ \ circ $ F, dus als je van plan bent de temperatuur hoger te zetten, “wil je iets anders, zoiets als deze laserthermometer (Amazon-link).

Reacties

• A ” snoepthermometer ” die je bij elke supermarkt kunt ophalen, gaat ook ver boven de 110 F. Het geeft misschien niet de benodigde precisie, maar het is ‘ is goedkoop en gemakkelijk om haast te hebben.

Typisch een draad met hogere weerstand zijn wij ed b.v. Constantan. Bekijk dan het experiment hier .

Reacties

• Hallo muziek Stu, link -alleen antwoorden, vooral die rechtstreeks naar een pdf, worden afgekeurd. Kunt u uw antwoord bijwerken met meer details, zodat de pdf niet ‘ t strikt nodig is?