Вимірювання електричного опору

Поділяють опору електричні умовно на малі (не більше 1 Ома), середні (від 1 до 10 5 Ом), і, відповідно великі (понад 10 5 Ом). Вимірювання їх також можуть відбуватися різними способами. При вимірі малих - застосовується метод вольтметра-амперметра, а також бруківки. Для середніх застосовні методи вольтметра-амперметра, бруківці (мости одинарні), компенсаційні та методи безпосередньої оцінки (омметри). Щоб вимірювати великі опору застосовують мегомметри. які реалізують метод безпосередньої оцінки.

Метод амперметра-вольтметра

Мабуть, він найпростіший для вимірювання середніх і малих опорів R.

При вимірі малих R рекомендують застосовувати таку схему:

Тому що в даному випадку IA ≈IR через велику внутрішнього опору вольтметра щодо R і буде виконано рівність IV «IR. При середньому значенні R рекомендована така схема:

Через наявність внутрішніх опорів в приладах виникає похибка, що є основним недоліком цього методу. Але при вимірюванні малих R опір вольтметра дорівнюватиме RV> 100R, а для вимірювання середніх R амперметра RA <100R, то в таком случае суммарная погрешность не будет более 1%.

Метод безпосередньої оцінки

Щоб реалізувати такий метод необхідно застосувати омметр, схема якого нижче:

Цей пристрій складається з вимірювального механізму ІМ (тип механізму магнітоелектричний), шкала якого градуюється в Омасі. Також існує джерело живлення постійним струмом U і резистор додатковий Rд. До вихідних затискачів А і В виробляють підключення вимірюваного опору RX. Відповідно в ланцюзі буде протікати струм:

Де RД. Rи. RХ - додатковий резистор і опору вимірювального механізму і відповідно об'єкта, який підлягає вимірюванню. При цьому кут відхилення стрілки приладу буде дорівнює:

Де S1 - чутливість струмового вимірювача.

Якщо затискачі А і В розімкнути (). то кут відхилення стрілки приладу буде дорівнює нулю α = 0, а якщо їх закоротити (R = 0), то кут відхилення буде максимальний. Тому у омметра шкала зворотна - нуль у нього справа.

Омметри досить таки зручні в практичному застосуванні, але вони мають досить високу погрішність (клас точності 2,5). Це пов'язано з нестабільністю джерела живлення і нерівномірністю шкали. Щоб усунути причину нерівномірності шкали в Омметром стали використовувати логометріческіе вимірювальні механізми:

Такі прилади отримали назву мегомметрів. Для отримання джерела живлення в Мегомметр використовують невеликі генератори напругою до 2500 Вольт і ті, що зводяться в рух вручну. В електронних же Мегомметр як джерело можуть бути використані батарейки або ж зовнішнє джерело живлення, що підключається через спеціальний блок живлення пристрою. Мегомметри застосовують для вимірювань великих опорів, таких як опір ізоляції провідників. Для вимірювань понад 10 9 Ома застосовують спеціальні електронні пристрої, які носять назву тераомметри.

Мостовий метод

Пристрої, що застосовуються для реалізації такого виміру, називають вимірювальними мостами. Четирехплечевой або одинарний міст містить в собі дві діагоналі і чотири плеча:

Міст утворюють три резистори, значення яких відомі - R2. R3. R4 і відповідно опір, значення якого необхідно виміряти Rx. В одну з діагоналей моста необхідно підключити джерело живлення, для даного випадку джерело Е0 підключений до затискачів a і b, а іншу нульовий індикатор НІ (затискачі c і d), який виконує роль покажчика симетричності моста. Коли потенціали в точках c і d будуть рівні, то відхилення в НІ протікає струм IНІ = 0 і його відхилення теж дорівнює нулю. Міст в стані рівноваги. Будуть виконуватися наступні співвідношення: I1 = I2. I3 = I4. Rx I1 = R3 I3. R2 I2 = R4 I4. Врахувавши рівність струмів і почленно розділивши два останніх рівняння отримаємо:

З цього виразу можемо виділити шуканий опір:

Плече R2 називають плечем порівняння, а плечима відносин R3 і R4 відповідно.

Методом одинарного моста вимірюють тільки середні опору. Вимірювати їм малі і великі опору не рекомендують. Нижня межа вимірювань моста (одиниці Ом) обмежується впливом опорів проводів і контактів, які підключаються в плече ас послідовно з об'єктом вимірювання Rх. Верхня межа (10 5 Ом) обмежений шунтувальним дією струмів витоку.

компенсаційний метод

Його застосовують для отримання підвищеної точності вимірювання. Нижче показана схема подібної установки:

У цю схему входить компенсатор постійного струму, двопозиційний перемикач (П2 і П1), резистор зразковий R0. а також джерело живлення Е і вимірюваний резистор Rх. Вимірюється падіння напруги на кожному з резисторів при двох різних положеннях перемикача визначають - UR0 = R0 I і URХ = RХ I. З цих виразів можна отримати наступну формулу:

При виконанні вимірювань необхідно ток I підтримувати постійним і не допускати зміни його значення, для забезпечення точності вимірювання.