Jak zmierzyć rezystancję kawałka drutu?

Hmm, twój eksperyment wydaje się dobrym pomysłem, ale myślę, że „będzie o wiele trudniejszy, niż sobie wyobrażasz”. Rezystancja przewodów jest bardzo niska. W końcu są przeznaczone do prowadzenia! Zajrzyj do tej tabeli . 30-metrowy przewód pomiarowy ma rezystancję 0,1 $ \: \ Omega / \ mathrm {ft} $, czyli znacznie poniżej tego, co może odczytać typowy multimetr.

Ponadto, ponieważ rezystancja jest tak niska, jedno bardzo duże źródło Błąd będzie polegał na tym, jak dobrze sondy multimetru są podłączone do przewodu. Prawdopodobnie skończysz z pomiarem rezystancji w punkcie styku tak dużej, jak rezystancja drutu.

Jednak jednym ze sposobów pomocy jest pomiar bardzo długich przewodów. Jeśli możesz uzyskać drut kilkaset stóp długości, rezystancja przewodu zacznie być na tyle wysoka, że pomimo błędu eksperymentalnego będzie można dokonać znaczących pomiarów.

Komentarze

• Zamiast używać długi zwój drutu, czy użycie takiego o stosunkowo dużej rezystancji, jak nichrom (stosowany w elementach grzejnych), również zadziała?
• @DanNeely: tak, nichrom powinien działać dobrze.

Jak zauważyli inni, dużym problemem jest ustawienie rezystancji przewodu w zakresie, w którym multimetr może go dokładnie zmierzyć. W tym celu prostym podejściem jest tak, aby przewody były tak długie i cienkie, jak tylko możesz , aby zmaksymalizować opór.

To powiedziawszy, kolejną rzeczą, którą możesz zrobić, to poprawić t precyzja pomiarów, np. za pomocą czujnika z czterema końcówkami , a.k.a. pomiar rezystancji Kelvina . W tym celu „będziesz musiał przepuścić prąd przez przewód i zmierzyć zarówno prąd, jak i spadek napięcia na nim:

^{Źródło obrazu: Wszystko o obwodach vol. I, rozdział 8.9}

Takie rozwiązanie pozwala wykluczyć wszelkie dodatkowe źródła oporu wzdłuż ścieżki prądowej, takie jak styki między zaciskami źródła napięcia a przewodem, z pomiaru rezystancji. Pamiętaj, że chociaż pokazany powyżej obwód zawiera oddzielny woltomierz i amperomierz, możesz również zastąpić amperomierz rezystorem bocznikowym o znanej rezystancji i zmierz napięcie w poprzek, tak jak w obwodach pokazanych na dole strony, do której link znajduje się powyżej . Umożliwiłoby to wykonanie pomiaru za pomocą tylko jednego woltomierza Jako bonus, rezystor bocznikowy służyłby również do ograniczenia prąd w obwodzie.

Ostrzeżenie: Nigdy nie podłączaj źródła napięcia, takiego jak bateria lub zwykły zasilacz laboratoryjny, bezpośrednio przez przewód o niskiej rezystancji. Spowoduje to zwarcie, potencjalnie powodujące przegrzanie przewodu lub zasilacza. Zamiast tego zawsze dołączaj szeregowo rezystor o odpowiednim rozmiarze, aby utrzymać prąd na rozsądnym poziomie.

Aby uzyskać jeszcze dokładniejszy pomiar rezystancji , możesz skonfigurować obwód mostkowy , taki jak pokazany tutaj podstawowy mostek Wheatstonea:

^{Źródło obrazu: Wszystko o obwodach vol. I, rozdział 8.10}

Takie obwody mogą umożliwić bardzo dokładne pomiary rezystancji poprzez porównanie mierzonej rezystancji z rezystorami o znanych wartościach. W szczególności do pomiaru niskich rezystancji warto przyjrzeć się obwodowi podwójnego mostka Kelvina opisanemu w dalszej części połączonej strony.

Przewód zwykle ma bardzo niską rezystancję, więc najprawdopodobniej zmierzysz rezystancję styku. Tj. rezystancja między sondami multimetru a sam drut może mieć większy opór niż twój i przyćmić go.

Moją sugestią dla części zależnej od temperatury byłby pomiar rezystancji przewodu z nim we wrzącej wodzie i wodzie z lodem, dla dwóch łatwych punktów odniesienia.

Komentarze

• Większość wody wodociągowej (woda jonizowana) dość dobrze przewodzi prąd. Czy sto stóp zwiniętego drutu we wrzącej wodzie może wprowadzić wystarczającą ilość dodatkowej przewodności, aby była statystycznie istotna dla eksperymentu?
• @BrandonEnright dla porównania: jakiś czas temu przeprowadziłem eksperyment wkładając parę drutu 220 V do osolonej wody z kranu (w filiżance 1 l) i patrząc na elektrolizę. Kiedy włożyłem do niego zieloną diodę LED, zobaczyłem, że świeci na zielono – nawet nie pomarańczowo, jak w przypadku przetężenia. Oczywiście przysuwając go bliżej drutów świecących na pomarańczowo. Teraz porównaj to z tym, co ' d zobacz, czy podłączyłem diodę LED bezpośrednio do przewodu 220V. Dlatego ' d doszedłem do wniosku, że woda z kranu nie przewodzi w znaczący sposób w porównaniu z drutem metalowym.
• @Ruslan, bolce diody LED znajdują się dość blisko siebie. Fakt, że w wodzie znajdował się na nich potencjał $ \ sim 3 \: \ mathrm {V} $ sugeruje, że przez wodę przepływa prąd wystarczający do przeprowadzenia testu dokładności drutu ' s opór.
• @BrandonEnright: Więc użyj izolowanego drutu?

W tym roku przeprowadziłem podobny eksperyment w ramach ostatniego zadania naukowego. Zastosowaliśmy transformator, który miał wewnątrz dwie długie cewki z drutu miedzianego o różnych długościach (10 mi 750 m) i grubościach. Otwórz transformator i wyjmij cewki. Ustaw multimetr na omy i dotknij styków obu końców każdej z cewek (mamy odpowiednio 2,2 oma i 1500 phms). Ponieważ cewki drutu w transformatorze są izolowane, można następnie umieścić cewki w zamarzniętej / wrzącej wodzie z wystającymi końcami. Zmierz teraz rezystancję i powinieneś zauważyć różnicę.

Otrzymaliśmy nasz rezystor 1,5 kilooma do 3k + omów, tylko z 25C do 100C.

To jest poprawny proces, ale potrzebujesz multimetru, który odczytuje zakres 0,1 $ \ Omega $, czego multimetr połączony z Amazon nie może zrobić.

Większość domowych termometrów ma maksymalnie około 110 $ ^ \ circ $ F, więc jeśli planujesz podnieść temperaturę powyżej tego poziomu, będziesz potrzebować czegoś innego, na przykład ten termometr laserowy (link do Amazon).

Komentarze

• A ” cukierkowy termometr „, który można odebrać w każdym sklepie spożywczym, również przekroczy 110 F. Może nie zapewniać wymaganej precyzji, ale ' jest tani i łatwo się spieszyć.

Zwykle przewód z wyższą rezystywność to my ed np. Constantan. Następnie zobacz eksperyment tutaj .

Komentarze

• Witaj Music Stu, link – mile widziane są tylko odpowiedzi, szczególnie te bezpośrednio do pliku PDF. Czy możesz zaktualizować swoją odpowiedź, aby zawierała więcej szczegółów, tak aby plik PDF nie był ' t bezwzględnie potrzebny?