如何测量低电阻?(电阻测量方法)
小于等于1Ω的电阻被归类为**低电阻**。例如,大型机器的电枢和串绕组、电流表分流器、触点等的电阻。
低电阻的测量
为了测量低电阻,可以使用以下方法:
电流表-电压表法
电位器法
开尔文双桥法
电流表-电压表法
在这种方法中,同时测量未知电阻 (Rx) 的电流和其上的电压降。读数分别由电流表和电压表获得。电流表和电压表可以有两种连接方式进行测量:
**情况1** - 当电压表直接连接到电阻两端时,电流表测量流过未知电阻 (Rx) 和电压表的电流。
电流表电流 = 流过(Rx) 的电流 + 流过电压表的电流
$$\mathrm{I=I_{R_{x}}+I_{V}}$$
$$\mathrm{\Rightarrow\:I_{R_{x}}=I-I_{V}}$$
因此,未知电阻的值为:
$$\mathrm{R_{x}=\frac{V}{I_{x}}=\frac{V}{I-I_{V}}=\frac{V}{I-(V/R_{V})}\:\:\:...(1)}$$
**情况2** - 当电流表连接使得它只测量流过未知电阻 (Rx) 的电流时,电压表测量电流表和Rx上的电压降。
因此,
$$\mathrm{V=IR_{A}+IR_{x}=l(R_{A}+R_{x})}$$
$$\mathrm{\Rightarrow\:R_{x}=\frac{V}{l}-R_{A}\:\:\:...(2)}$$
电位器法
在*电位器法*中,未知电阻与相同数量级的标准电阻进行比较。
电路由未知电阻 (Rx)、电阻器 (R) 和标准电阻 (Rs) 串联组成,连接到低电压、大电流电源。Rs 的值应该是已知的,并且与 Rx 同数量级。调节电路中的电流,使得每个电阻上的电压降约为 1 V。
现在,标准电阻 (Rs) 和未知电阻 (Rx) 上的电压降由电位器测量。两个电位器读数的比率给出 Rx 和 Rs 的比率,即
$$\mathrm{\frac{R_{x}}{R_{s}}=\frac{V_{R_{x}}}{V_{R_{s}}}\:\:\:\:...(3)}$$
开尔文双桥法
*开尔文双桥*是惠斯通电桥的改进版本,用于更高精度地测量低电阻。该桥被称为双桥,因为电路包含第二组比率臂(*p* 和 *q*)。这第二组比率臂将检流计 (G) 连接到 f 点,该点在 c 和 d 之间具有合适的电位差,这消除了轭电阻 r 的影响。当 a 点的电位等于 f 点的电位时,检流计显示零读数,即桥平衡。
因此,未知电阻的值可以由下式给出:
$$\mathrm{R_{x}=\frac{PS}{Q}+\frac{pr}{p+q+r}(\frac{P}{Q}-\frac{p}{q})}$$
由于臂 p 和 q 的电阻比率与 P 和 Q 的比率相同。因此,
$$\mathrm{\frac{p}{q}=\frac{P}{Q}}$$
代入上式,得到:
$$\mathrm{R_{x}=\frac{PS}{Q}\:\:\:...(4)}$$
公式 (4) 是开尔文双桥的工作方程。