Hur mäter jag en tråds motstånd?

Hmm ditt experiment låter som en bra idé men jag tror att det kommer att bli mycket svårare än du föreställer dig. Ledarnas motstånd är mycket lågt. De är ju utformade för att dirigera! Kolla in den här tabellen . 30-trådtråd har ett motstånd på $ 0,1 \: \ Omega / \ mathrm {ft} $ vilket är långt under vad en typisk multimeter kan läsa.

Dessutom, eftersom motståndet är så lågt, en mycket stor källa av fel kommer att vara hur bra multimeterproberna är anslutna till kabeln. Du kommer sannolikt att sluta mäta motståndet vid kontaktpunkten lika mycket som trådens motstånd.

Ett sätt att hjälpa till är dock att mäta mycket långa ledningar. Om du kan få tråd några hundra meter långa kommer trådens motstånd att bli tillräckligt hög för att meningsfulla mätningar kan göras, trots experimentella fel.

Kommentarer

• I stället för att använda en lång trådspole, skulle man använda en med relativt hög resistans som nichrome (används i värmeelement) också?
• @DanNeely: ja, nichrome borde fungera bra.

Som andra har påpekat är det stora problemet att få trådens motstånd in i det område där din multimeter kan mäta den exakt. För det är det enkla tillvägagångssättet att gör kablarna så långa och tunna som möjligt för att maximera motståndet.

Som sagt, en annan sak du kan göra är att förbättra t han precision av dina mätningar, t.ex. genom att använda fyrterminalavkänning , a.k.a. Kelvin-motståndsmätning . För detta måste du leda en ström genom kabeln och mäta både strömmen och spänningsfallet över den:

^{Bildkälla: Allt om kretsar vol. I, kapitel 8.9}

Detta arrangemang gör att du kan utesluta ytterligare motståndskällor längs strömbanan, såsom kontakterna mellan spänningskällans terminaler och ledningen, från motståndsmätningen. Observera att medan kretsen som visas ovan innehåller en separat voltmeter och amperemätare, kan du också byta ut amperemätaren med ett shuntmotstånd med ett känt motstånd och mäta spänningen över den, som i kretsarna som visas längst ned på sidan som länkas ovan . Detta gör att du kan göra mätningen med endast en voltmeter Som en bonus skulle shuntmotståndet också tjäna till att begränsa strömmen över kretsen.

Varning: Anslut aldrig en spänningskälla, till exempel ett batteri eller en enkel labströmförsörjning, direkt över en kabel med låg motståndskraft. Detta kommer att skapa en kortslutning, vilket kan leda till att kabeln eller strömförsörjningen överhettas. Istället ska du alltid inkludera ett motstånd med lämpligt storlek i serie med strömförsörjningen för att hålla strömmen nere till en rimlig nivå.

För en ännu mer exakt motståndsmätning kan du ställa in en bryggkrets , som den grundläggande Wheatstone-bron som visas här:

^{Bildkälla: Allt om kretsar vol. I, kapitel 8.10}

Sådana kretsar kan tillåta mycket noggranna motståndsmätningar genom att jämföra motståndet som ska mätas med motstånd med kända värden. I synnerhet för att mäta låga motstånd kanske du vill titta på Kelvin Double Bridge-kretsen som beskrivs längre ner på den länkade sidan.

Tråd har vanligtvis mycket lågt motstånd, så vad du troligtvis slutar mäta är kontaktmotstånd. Det vill säga motståndet mellan dina multimeterprober och Tråden i sig kan ha mer motstånd än din tråd och överskugga den.

Mitt förslag för den temperaturberoende delen skulle vara att mäta trådens motstånd i kokande vatten och isvatten, för två enkla referenspunkter.

Kommentarer

• Mest kranvatten (joniserat vatten) leder elektricitet ganska bra. Skulle hundra meter lindad tråd i kokande vatten kunna införa tillräckligt med ytterligare ledningsförmåga för att vara statistiskt signifikant för experimentet?
• @BrandonEnright för jämförelse: för en tid sedan gjorde jag ett experiment med att sätta en 220V partråd i saltat kranvatten (i en 1 l kopp) och tittar på elektrolys. När jag lade in en grön lysdiod i den såg jag att den lyser grönt – inte ens orange som skulle vara vid överström. Naturligtvis, när man flyttar den närmare ledningar, lyser den orange. Jämför det nu med vad jag ’ d ser om jag anslöt lysdioden direkt till 220V-ledningen. Så jag ’ drog slutsatsen att kranvatten inte är signifikant ledande jämfört med metalltråd.
• @Ruslan tapparna på en LED är ganska nära varandra. Det faktum att det fanns en $ \ sim 3 \: \ mathrm {V} $ potential över dem i vattnet antyder att tillräckligt med ström strömmar genom vattnet för att kasta bort ett precistest av tråden ’ s motstånd.
• @BrandonEnright: Använd så isolerad tråd?

Jag gjorde ett liknande experiment i år för mitt slutliga vetenskapliga uppdrag. Vi använde en transformator som hade två långa spolar av koppartråd inuti, med olika längder (10m och 750m) och tjocklekar. Öppna transformatorn och ta ut spolarna. Ställ din multimätare på ohm och tryck på kontakterna i vardera änden av var och en av spolarna (vi har 2,2 ohm respektive 1500 fm). Eftersom trådspolarna i transformatorn är isolerade kan du sedan placera spolarna i frysande / kokande vatten med ändarna som sticker ut. Mät motståndet nu, och du bör märka en skillnad.

Vi har vårt 1,5k ohm-motstånd upp till 3k + ohm bara från 25C till 100C.

Det är rätt process, men du vill ha en multimeter som läser ner i 0,1 $ \ Omega $ -området, något som Amazon-länkad multimeter inte kan göra.

De flesta hemmetermometrar har högst cirka 110 $ ^ \ circ $ F, så om du planerar att höja temperaturen till större än så vill du ha något annat, något som den här lasertermometern (Amazon-länk).

Kommentarer

• A ” godstermometer ” du kan hämta i vilken livsmedelsbutik som också går långt över 110 F. Det ger kanske inte den nödvändiga precisionen, men det ’ är billigt och lätt att få bråttom.

Vanligtvis en tråd med högre motstånd är oss redigerade t.ex. Constantan. Se sedan experimentet här .

Kommentarer

• Hej musik Stu, länk -bara svar, speciellt de som är direkta till en PDF är missade. Kan du uppdatera ditt svar så att det innehåller mer information så att PDF-filen inte är ’ t absolut behövs?