4線式抵抗測定

部品と材料

• 6ボルトバッテリー
• 前の章の実験で作られた電磁石、またはワイヤーの大きなスプール

この実験では、2つのメーター（1つの電圧計と1つの電流計）があれば理想的です。

予算のある実験者にとって、これは不可能かもしれません。使用する電流計は、少なくとも数アンペアの電流を測定できる必要があります。

長いワイヤーで本質的に短絡された6ボルトの「ランタン」バッテリーは、この大きさの電流を生成する可能性があり、電流計は、ヒューズを飛ばしたり、他の損傷を被ったりすることなく、それを測定できる必要があります。メーターの最大電流範囲が少なくとも5アンペアであることを確認してください！

相互参照

電気回路の教訓 、第1巻、第8章：「DCメータリング回路」

学習目標

• ケルビン（4線）抵抗測定の動作原理を説明するため
• 一般的なテスト機器で低抵抗を測定する方法を説明するため

回路図

イラスト

手順

この実験は2メートルで行うのが最適であり、実際に概略図と図にそのように示されていますが、1つのマルチメーターで十分です。

ほとんどの抵抗計は、未知の抵抗（R _不明）の両端に小さな電圧を印加するという原理で動作します ）そしてそれによって引き出される電流の量から抵抗を推測します。

メガーなどの特別な場合を除きます 、メーターで使用される電圧と電流の両方の量は非常に少ないです。

低抵抗の試験片はメーター回路自体よりもはるかに小さい抵抗値である可能性があるため、これは低抵抗の測定に問題をもたらします。

ヤードスティックで綿糸の直径を測定しようとしたり、貨物トラックの重量を測定するために作られたスケールでコインの重量を測定したりすることを想像してみてください。手元にある問題に感謝します。

通常の抵抗計で小さな抵抗を測定する際の多くのエラーの原因の1つは、抵抗計自体のテストリードの抵抗です。

測定回路の一部であるため、テストリードには試験片の抵抗よりも多くの抵抗が含まれている可能性があり、その存在によって重大な測定誤差が発生します。

1つの解決策はケルビンと呼ばれます 、または 4線式 、抵抗測定法。これには、電流計と電圧計を使用して、オームの法則の計算によって試料の抵抗を決定することが含まれます。

未知の抵抗に電流を流して測定します。抵抗の両端で降下する電圧は電圧計で測定され、抵抗はオームの法則（R =E / I）を使用して計算されます。

非常に小さな抵抗は、大電流を使用することで簡単に測定でき、小電流を使用した場合よりも簡単に測定できる電圧降下から抵抗を推測できます。

未知の抵抗によって降下した電圧のみが計算に考慮され、電流計のテストリードや主電流を運ぶ他の接続ワイヤで降下した電圧は考慮されないため、これらの漂遊抵抗によって引き起こされるエラーは完全に排除されます。

まず、この実験で使用する適切な低抵抗の試験片を選択します。前章で指定した電磁石コイル、または両端にアクセスできるワイヤーのスプールをお勧めします。電流計を直列に接続して、6ボルトのバッテリーをこの試験片に接続します。

警告：

使用する電流計は、このほぼ短絡状態で生成される（おそらく）大電流によって損傷しないように、少なくとも5アンペアの電流を測定できる必要があります。 2つ目のメーターがある場合は、図に示すように、それを使用して試験片の接続ポイント間の電圧を測定し、両方のメーターの表示を記録します。

メーターが1つしかない場合は、最初に電流を測定し、その表示をできるだけ早く記録してから、すぐに回路を開く（遮断する）ために使用します。

メーターを電圧モードに切り替え、試験片の接続ポイントに接続し、バッテリーを再接続して、電圧表示にすばやく注意します。

メーターの測定値を取得するために必要以上にバッテリーを試験片に接続したままにしないでください。バッテリーは高い回路電流のために急速に放電し始め、メーターを再構成して次の測定のために回路をもう一度閉じました。

2つのメーターを使用する場合、電流と電圧の表示が同時に記録される可能性があるため、これはそれほど重要な問題ではありません。 。

電圧測定を行い、それを電流測定で割ります。商は、オーム単位の試験片の抵抗に等しくなります。

関連するワークシート：

• 基本的な抵抗計の使用ワークシート