Medición de resistencia de 4 hilos

PIEZAS Y MATERIALES

• batería de 6 voltios
• Electroimán hecho a partir del experimento del capítulo anterior, o un gran carrete de alambre

Sería ideal en este experimento tener dos medidores:un voltímetro y un amperímetro.

Para experimentadores con un presupuesto limitado, esto puede no ser posible. Cualquier amperímetro que se utilice debe poder medir al menos unos pocos amperios de corriente.

Una batería de "linterna" de 6 voltios esencialmente en cortocircuito por un largo trozo de cable puede producir corrientes de esta magnitud, y su amperímetro debe ser capaz de medirla sin quemar un fusible o sufrir otros daños. ¡Asegúrese de que el rango de corriente más alto en el medidor sea de al menos 5 amperios!

REFERENCIAS CRUZADAS

Lecciones de circuitos eléctricos , Volumen 1, capítulo 8:"Circuitos de medición de CC"

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Para ilustrar el principio de funcionamiento de la medición de resistencia Kelvin (4 hilos)
• Para ilustrar cómo medir resistencias bajas con equipos de prueba comunes

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

ILUSTRACIÓN

INSTRUCCIONES

Aunque este experimento se realiza mejor con dos metros, y de hecho se muestra como tal en el diagrama esquemático y la ilustración, un multímetro es suficiente.

La mayoría de los óhmetros operan según el principio de aplicar un pequeño voltaje a través de una resistencia desconocida (R _unknown ) e inferir resistencia a partir de la cantidad de corriente que consume.

Excepto en casos especiales como el megger , tanto el voltaje como las cantidades de corriente empleadas por el medidor son bastante pequeñas.

Esto presenta un problema para la medición de resistencias bajas, ya que una muestra de resistencia baja puede tener un valor de resistencia mucho menor que el circuito del medidor en sí.

Imagínese tratando de medir el diámetro de un hilo de algodón con una vara de medir, o midiendo el peso de una moneda con una balanza construida para pesar camiones de carga, y apreciará el problema en cuestión.

Una de las muchas fuentes de error al medir resistencias pequeñas con un ohmímetro ordinario es la resistencia de los propios cables de prueba del ohmímetro.

Al ser parte del circuito de medición, los cables de prueba pueden contener más resistencia que la resistencia de la muestra de prueba, incurriendo en un error de medición significativo debido a su presencia:

Una solución se llama Kelvin o 4 hilos , método de medición de resistencia. Implica el uso de un amperímetro y un voltímetro, determinando la resistencia de la muestra mediante el cálculo de la Ley de Ohm.

Se pasa una corriente a través de la resistencia desconocida y se mide. El voltímetro mide el voltaje que cae a través de la resistencia y la resistencia se calcula usando la ley de Ohm (R =E / I).

Las resistencias muy pequeñas se pueden medir fácilmente usando una gran corriente, lo que proporciona una caída de voltaje más fácil de medir a partir de la cual inferir la resistencia que si se usara una pequeña corriente.

Debido a que solo el voltaje que cae por la resistencia desconocida se tiene en cuenta en el cálculo, no el voltaje que cae a través de los cables de prueba del amperímetro o cualquier otro cable de conexión que lleve la corriente principal, los errores causados ​​por estas resistencias parásitas se eliminan por completo.

Primero, seleccione una muestra de baja resistencia adecuada para usar en este experimento. Sugiero la bobina del electroimán especificada en el último capítulo o un carrete de alambre donde se pueda acceder a ambos extremos. Conecte una batería de 6 voltios a esta muestra, con un amperímetro conectado en serie.

ADVERTENCIA:

El amperímetro utilizado debe ser capaz de medir al menos 5 amperios de corriente para que no se dañe por la (posiblemente) alta corriente generada en esta condición de casi cortocircuito. Si tiene un segundo medidor, utilícelo para medir el voltaje en los puntos de conexión de la muestra, como se muestra en la ilustración, y registre las indicaciones de ambos medidores.

Si solo tiene un medidor, utilícelo para medir la corriente primero, registrando su indicación lo más rápido posible y luego abriendo (interrumpiendo) el circuito inmediatamente.

Cambie el medidor a su modo de voltaje, conéctelo a través de los puntos de conexión de la muestra y vuelva a conectar la batería, notando rápidamente la indicación de voltaje.

No conviene dejar la batería conectada a la muestra por más tiempo del necesario para obtener las mediciones del medidor, ya que comenzará a descargarse rápidamente debido a la alta corriente del circuito, comprometiendo así la precisión de la medición cuando el medidor se reconfigure y el circuito cerrado una vez más para la siguiente medición.

Cuando se utilizan dos medidores, esto no es un problema tan importante, porque las indicaciones de corriente y voltaje pueden registrarse simultáneamente .

Tome la medida de voltaje y divídala por la medida de corriente. El cociente será igual a la resistencia de la muestra en ohmios.

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS:

• Hoja de trabajo de uso básico del ohmímetro