Měření odporu
Kvantitativní stanovení vlastnosti elektricky vodivého materiálu, součástky nebo obvodu, která se nazývá elektrický odpor. Ohm, který je jednotkou odporu v Mezinárodní soustavě (SI), je definován aplikací Ohmova zákona jako elektrický odpor mezi dvěma body vodiče, když konstantní rozdíl potenciálů 1 volt přivedený na tyto body vyvolá ve vodiči proud 1 ampér. Ohmův zákon lze tedy brát tak, že odpor R je definován jako poměr stejnosměrného napětí V k proudu I, rov. (1).
Pro objemové kovové vodiče, například tyče, plechy, dráty a fólie, je tento poměr konstantní. U většiny ostatních látek, jako jsou polovodiče, keramika a kompozitní materiály, se může měnit s napětím a mnoho elektronických zařízení na této skutečnosti závisí. Odpor každého vodiče je dán integrálem z výrazu (2), kde l je délka,
A plocha průřezu a &rgr; měrný odpor. Viz Elektrický odpor, Elektrický odpor, Ohmův zákon, Polovodič
Od 1. ledna 1990 se všechna měření odporu na celém světě vztahují ke kvantifikovanému standardu Hallova odporu, který se používá k udržování ohmů ve všech národních normalizačních laboratořích. Konvenční drátové pracovní etalony se měří ve smyslu kvantizovaného Hallova odporu a poté se používají k šíření ohmu prostřednictvím běžného kalibračního řetězce. Tyto pracovní etalony lze měřit z hlediska kvantifikovaného Hallova odporu s nejistotou jedné standardní odchylky přibližně 1 díl ze 108. Viz Hallův jev
Hodnota neznámého odporu se určuje porovnáním se standardním odporem. Wheatstoneův můstek je asi nejzákladnější a nejpoužívanější zařízení pro porovnávání odporu nebo impedance. Jeho hlavní výhodou je, že jeho činnost a vyvážení jsou nezávislé na změnách v napájení. Největší citlivosti se dosáhne, když mají všechny odpory podobnou hodnotu, a porovnání standardních rezistorů lze pak provést s opakovatelností přibližně 3 díly ze 108, což je mezní hodnota vyplývající z tepelného šumu v rezistorech. Při použití se směr napájení periodicky obrací, aby se eliminovaly účinky tepelných nebo kontaktních emf.
Můstek je obvykle uspořádán pro dvoukoncové měření, a proto není vhodný pro nejpřesnější měření při hodnotách nižších než asi 100 &OHgr;, i když je stále velmi vhodný pro nižší odpory, pokud nevadí ztráta přesnosti. Wheatstoneův můstek byl však vyvinut i pro měření čtyřkoncových odporů. To vyžaduje použití pomocných vah a rezistory stejné hodnoty lze porovnávat s nejistotou několika dílů ze 108.
Typicky má můstek dvě ramena s dekádovým poměrem, například 1, 10, 100, 1000 a 10 000 &OHgr;, a proměnné spínané dekádové rameno 1-100 000 &OHgr;, i když se vyskytuje mnoho variant. Při měření rezistorů o hodnotách blízkých hodnotám dekády lze dosáhnout značného zvýšení přesnosti substitučním měřením, při kterém se můstek používá pouze jako indikační přístroj. Porovnávané odpory lze uvést na stejnou hodnotu připojením mnohem většího proměnného odporu přes větší z nich, přičemž přesnost tohoto bočníku s vysokým odporem může být mnohem menší než přesnost porovnávaného odporu. Viz Wheatstoneův můstek
Kelvinův dvojitý můstek je dvojitý můstek pro čtyřpólové měření, a lze jej tedy použít pro velmi malé odpory. Kromě jeho použití pro přesné laboratorní měření odporů pod 100 &OHgr; je velmi cenný pro zjišťování odporu vodivých tyčí nebo prutů nebo pro kalibraci v terénu vzduchem chlazených rezistorů používaných pro měření velkých proudů. Viz Kelvinův můstek
Měření odporů od 10 megaohmů do 1 terohmu (1012 &OHgr;) nebo ještě vyšších pomocí Wheatstonova můstku představuje další problémy. Měřený odpor bude obvykle závislý na napětí, a proto je třeba určit měřicí napětí. Odpory v poměrových ramenech musí mít dostatečně vysokou hodnotu, aby nebyly přetížené. Pokud je namontována ochranná elektroda, je nutné z měřicího obvodu vyloučit jakýkoli proud tekoucí do ochranné elektrody. Výkon rozptýlený v rezistoru 1-M&OHgr; je pak 10 mW a poměrový můstek je 106. Stráž je připojena k pomocnému děliči stejného poměru, takže případný proud, který do ní teče, neprochází detektorem. Automatizovaná měření lze provádět nahrazením poměrových ramen Wheatstoneova můstku programovatelnými zdroji napětí. Alternativní metodou, kterou lze rovněž automatizovat, je měření časové konstanty RC neznámého rezistoru R v kombinaci s kondenzátorem známé hodnoty C.
Zřejmým a přímým způsobem měření odporu je současné měření napětí a proudu, a to je obvyklé u velmi mnoha indikačních ohmmetrů a multimetrů. Ve většině digitálních přístrojů, které jsou obvykle také digitálními měřiči napětí, je odpor napájen z obvodu s konstantním proudem a napětí na něm je měřeno digitálním měřičem napětí. Toto uspořádání je výhodné pro čtyřsvorkové měření, takže lze použít dlouhé přívody od přístroje k rezistoru, aniž by docházelo k chybám. Nejjednodušší systémy, používané v pasivních ukazovacích přístrojích, měří přímo proud procházející měřicím přístrojem, který je nastaven tak, aby dával plnou výchylku pomocí přídavného rezistoru v sérii s baterií. Tím se získá nelineární stupnice s omezenou přesností, která však postačuje pro mnoho praktických aplikací. Viz Měření proudu, Měření napětí
.