Wie messe ich den Widerstand eines Drahtstücks?

Hmm, Ihr Experiment klingt nach einer guten Idee, aber ich denke, es wird viel schwieriger, als Sie sich vorstellen. Der Widerstand von Drähten ist sehr niedrig. Immerhin sind sie zum Dirigieren bestimmt! Schauen Sie sich dieser Tabelle an. 30-Gauge-Draht hat einen Widerstand von $ 0,1 \: \ Omega / \ mathrm {ft} $, der weit unter dem liegt, was ein typisches Multimeter lesen kann.

Auch, weil der Widerstand so niedrig ist, eine sehr große Quelle Fehler ist, wie gut die Multimeter-Sonden am Draht befestigt sind. Sie werden wahrscheinlich den Widerstand am Kontaktpunkt genauso messen wie den Widerstand des Drahtes.

Eine Möglichkeit, dies zu helfen, besteht darin, sehr lange Drähte zu messen. Wenn Sie ein paar hundert Drähte erhalten können Fuß lang wird der Widerstand des Drahtes so hoch, dass trotz experimenteller Fehler aussagekräftige Messungen durchgeführt werden können.

Kommentare

• Anstatt zu verwenden Eine lange Drahtspule, würde auch eine mit einem relativ hohen Widerstand wie Nichrom (in Heizelementen verwendet) funktionieren?
• @DanNeely: Ja, Nichrom sollte gut funktionieren.

Wie andere angemerkt haben, besteht das große Problem darin, den Widerstand des Drahtes in den Bereich zu bringen, in dem Ihr Multimeter ihn genau messen kann. Der einfache Ansatz besteht darin, die Drähte so lang und dünn wie möglich zu machen , um den Widerstand zu maximieren.

Das heißt, Sie können auch t verbessern Die Genauigkeit Ihrer Messungen, z. unter Verwendung von Vier-Terminal-Abtastung , a.k.a. Kelvin-Widerstandsmessung . Dazu müssen Sie einen Strom durch das Kabel leiten und sowohl den Strom als auch den Spannungsabfall darüber messen:

^{Bildquelle: Alles über Schaltungen Band I, Kapitel 8.9}

Mit dieser Anordnung können Sie zusätzliche Widerstandsquellen entlang des Strompfads ausschließen, z. B. die Kontakte zwischen den Spannungsquellenanschlüssen und dem Kabel. Beachten Sie, dass die oben gezeigte Schaltung zwar ein separates Voltmeter und ein Amperemeter enthält, Sie das Amperemeter jedoch auch durch einen Shunt-Widerstand mit einem bekannten Widerstand ersetzen können und messen Sie die Spannung darüber, wie in den Schaltkreisen unten auf der oben verlinkten Seite . Auf diese Weise können Sie die Messung nur mit einem einzigen Voltmeter durchführen Als Bonus würde der Shunt-Widerstand auch zur Begrenzung dienen den Strom über die Schaltung.

Warnung: Schließen Sie niemals eine Spannungsquelle wie eine Batterie oder ein einfaches Labornetzteil direkt an ein niederohmiges Kabel an. Dies führt zu einem Kurzschluss, der möglicherweise zu einer Überhitzung des Kabels oder der Stromversorgung führt. Schließen Sie stattdessen immer einen Widerstand geeigneter Größe in Reihe mit dem Netzteil ein, um den Strom auf einem vernünftigen Niveau zu halten.

Für eine noch genauere Widerstandsmessung Sie können eine Brückenschaltung einrichten, wie die hier gezeigte grundlegende Wheatstone-Brücke:

^{Bildquelle: Alles über Schaltkreise vol. I, Kapitel 8.10}

Solche Schaltungen können sehr genaue Widerstandsmessungen ermöglichen, indem der zu messende Widerstand mit Widerständen bekannter Werte verglichen wird. Insbesondere zur Messung niedriger Widerstände sollten Sie sich die weiter unten auf der verlinkten Seite beschriebene Kelvin-Doppelbrückenschaltung ansehen.

Draht hat normalerweise einen sehr geringen Widerstand. Am Ende messen Sie also höchstwahrscheinlich den Kontaktwiderstand. Dh den Widerstand zwischen Ihren Multimetersonden und Der Draht selbst hat möglicherweise mehr Widerstand als Ihr Draht und überschattet ihn.

Mein Vorschlag für den temperaturabhängigen Teil wäre, den Widerstand des Drahtes damit in kochendem Wasser und Eiswasser für zwei einfache Referenzpunkte zu messen.

Kommentare

• Das meiste Leitungswasser (ionisiertes Wasser) leitet Strom ziemlich gut. Könnten 100 Fuß gewickelter Draht in kochendem Wasser genügend zusätzliche Leitfähigkeit einführen, um für das Experiment statistisch signifikant zu sein?
• @BrandonEnright zum Vergleich: Vor einiger Zeit habe ich ein Experiment durchgeführt, bei dem ein 220-V-Paardraht in gesalzenes Leitungswasser gegeben wurde (in einer 1 l Tasse) und Blick auf die Elektrolyse. Als ich eine grüne LED hineinsteckte, sah ich, dass sie grün leuchtete – nicht einmal orange, wie es bei Überstrom der Fall wäre. Wenn Sie es näher an die Drähte heranrücken, leuchtet es natürlich orange. Vergleichen Sie es nun mit dem, was ich ‚ sehen würde, ob ich die LED direkt an das 220-V-Kabel angeschlossen habe. Daher würde ich ‚ zu dem Schluss kommen, dass Leitungswasser im Vergleich zu Metalldraht nicht wesentlich leitfähig ist.
• @Ruslan Die Zinken einer LED sind ziemlich nahe beieinander. Die Tatsache, dass im Wasser ein Potential von $ \ sim 3 \: \ mathrm {V} $ vorhanden war, deutet darauf hin, dass genügend Strom durch das Wasser fließt, um einen Präzisionstest des Drahtes ‚ s Widerstand.
• @BrandonEnright: Verwenden Sie also isolierten Draht?

Ich habe dieses Jahr ein ähnliches Experiment für meine letzte wissenschaftliche Aufgabe durchgeführt. Wir verwendeten einen Transformator mit zwei langen Spulen aus Kupferdraht unterschiedlicher Länge (10 m und 750 m) und Dicke. Öffnen Sie den Transformator und nehmen Sie die Spulen heraus. Stellen Sie Ihr Multimeter auf Ohm ein und berühren Sie die Kontakte an beiden Enden der Spulen (wir haben 2,2 Ohm bzw. 1500 phms). Da die Drahtspulen im Transformator isoliert sind, können Sie die Spulen mit herausstehenden Enden in gefrorenes / kochendes Wasser legen. Messen Sie jetzt den Widerstand, und Sie sollten einen Unterschied bemerken.

Wir haben unseren 1,5-kOhm-Widerstand auf 3 k + Ohm gebracht und gehen nur von 25 ° C auf 100 ° C.

Das ist der richtige Vorgang, aber Sie möchten ein Multimeter, das in den Bereich von 0,1 $ \ Omega $ ablesen kann, was das mit Amazon verknüpfte Multimeter nicht kann.

Die meisten Heimthermometer haben ein Maximum von etwa 110 $ ^ \ circ $ F. Wenn Sie also vorhaben, die Temperatur auf einen höheren Wert zu erhöhen, möchten Sie etwas anderes, beispielsweise dieses Laserthermometer (Amazon-Link).

Kommentare

• A “ Süßigkeitsthermometer „, das Sie in jedem Lebensmittelgeschäft abholen können, liegt ebenfalls weit über 110 F. Es gibt möglicherweise nicht die erforderliche Präzision, aber ‚ ist billig und leicht in Eile zu bekommen.

Normalerweise ein Draht mit höherem Widerstand sind wir z.B. Constantan. Dann sehen Sie sich das Experiment hier an.

Kommentare

• Hi Music Stu, Link -nur Antworten, insbesondere solche direkt auf ein PDF, sind verpönt. Können Sie Ihre Antwort so aktualisieren, dass sie weitere Details enthält, sodass das PDF ‚ nicht unbedingt benötigt wird?