4-draads weerstandsmeting

ONDERDELEN EN MATERIALEN

• 6 volt batterij
• Elektromagneet gemaakt op basis van een experiment in het vorige hoofdstuk, of een grote spoel draad

In dit experiment zou het ideaal zijn om twee meter te hebben:een voltmeter en een ampèremeter.

Voor experimentatoren met een beperkt budget is dit misschien niet mogelijk. Welke ampèremeter ook wordt gebruikt, moet in staat zijn om ten minste een paar ampère stroom te meten.

Een 6-volt "lantaarn" -batterij die in wezen is kortgesloten door een lang stuk draad, kan stromen van deze omvang produceren, en uw ampèremeter moet deze kunnen meten zonder een zekering te doorslaan of andere schade op te lopen. Zorg ervoor dat het hoogste stroombereik op de meter minimaal 5 ampère is!

KRUISVERWIJZINGEN

Lessen in elektrische circuits , Volume 1, hoofdstuk 8:"DC-meetcircuits"

LEERDOELSTELLINGEN

• Om het werkingsprincipe van Kelvin (4-draads) weerstandsmeting te illustreren
• Om te illustreren hoe lage weerstanden gemeten kunnen worden met gewone testapparatuur

SCHEMATISCH DIAGRAM

ILLUSTRATIE

INSTRUCTIES

Hoewel dit experiment het beste kan worden uitgevoerd met twee meter, en inderdaad als zodanig wordt weergegeven in het schema en de afbeelding, is één multimeter voldoende.

De meeste ohmmeters werken volgens het principe van het aanleggen van een kleine spanning over een onbekende weerstand (R_onbekend ) en weerstand afleiden uit de hoeveelheid stroom die erdoor wordt getrokken.

Behalve in speciale gevallen zoals de megger , zijn zowel de spannings- als de stroomhoeveelheden die door de meter worden gebruikt vrij klein.

Dit vormt een probleem voor het meten van lage weerstanden, aangezien een monster met lage weerstand een veel kleinere weerstandswaarde kan hebben dan de meterschakeling zelf.

Stel je voor dat je probeert de diameter van een katoenen draad te meten met een maatstaf, of het gewicht van een munt te meten met een weegschaal die is gebouwd voor het wegen van vrachtwagens, en je zult het probleem begrijpen.

Een van de vele foutenbronnen bij het meten van kleine weerstanden met een gewone ohmmeter is de weerstand van de eigen meetsnoeren van de ohmmeter.

Als onderdeel van het meetcircuit kunnen de meetsnoeren meer weerstand bevatten dan de weerstand van het testexemplaar, waardoor er aanzienlijke meetfouten optreden door hun aanwezigheid:

Een oplossing heet de Kelvin , of 4-draads , weerstandsmeetmethode. Het omvat het gebruik van een ampèremeter en voltmeter, waarmee de weerstand van het monster wordt bepaald door de berekening van de wet van Ohm.

Een stroom wordt door de onbekende weerstand geleid en gemeten. De spanning die over de weerstand valt, wordt gemeten door de voltmeter en de weerstand wordt berekend met behulp van de wet van Ohm (R=E/I).

Zeer kleine weerstanden kunnen gemakkelijk worden gemeten door een grote stroomsterkte te gebruiken, waardoor een gemakkelijker gemeten spanningsval ontstaat waaruit de weerstand kan worden afgeleid dan wanneer een kleine stroom zou worden gebruikt.

Omdat alleen de spanning die is gedaald door de onbekende weerstand wordt meegerekend in de berekening - niet de spanning die is gevallen over de meetsnoeren van de ampèremeter of andere verbindingsdraden die de hoofdstroom voeren - worden fouten die anders door deze verdwaalde weerstanden worden veroorzaakt, volledig geëlimineerd.

Selecteer eerst een exemplaar met een geschikte lage weerstand om in dit experiment te gebruiken. Ik raad de elektromagneetspoel aan die in het laatste hoofdstuk is gespecificeerd of een draadspoel waar beide uiteinden toegankelijk zijn. Sluit een 6-volt batterij aan op dit exemplaar, met een ampèremeter in serie geschakeld.

WAARSCHUWING:

De gebruikte ampèremeter moet in staat zijn om ten minste 5 ampère stroom te meten, zodat deze niet wordt beschadigd door de (mogelijk) hoge stroom die wordt gegenereerd in deze toestand van bijna kortsluiting. Als u een tweede meter heeft, gebruikt u deze om de spanning over de aansluitpunten van het monster te meten, zoals weergegeven in de afbeelding, en noteert u de indicaties van beide meters.

Als je maar één meter hebt, gebruik deze dan om eerst de stroom te meten, de indicatie zo snel mogelijk op te nemen en dan onmiddellijk het circuit te openen (verbreken).

Schakel de meter in de spanningsmodus, sluit hem aan op de aansluitpunten van het monster en sluit de batterij opnieuw aan, waarbij u snel de spanningsindicatie opmerkt.

U wilt de batterij niet langer op het monster aangesloten laten dan nodig is voor het verkrijgen van metermetingen, omdat deze snel zal ontladen vanwege de hoge circuitstroom, waardoor de meetnauwkeurigheid in gevaar komt wanneer de meter opnieuw wordt geconfigureerd en de circuit weer gesloten voor de volgende meting.

Als er twee meters worden gebruikt, is dit niet zo'n groot probleem, omdat de stroom- en spanningsindicaties gelijktijdig kunnen worden geregistreerd .

Neem de spanningsmeting en deel deze door de stroommeting. Het quotiënt is gelijk aan de weerstand van het monster in ohm.

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad voor basis ohmmetergebruik