pomiar rezystancji
Ilościowe określenie tej właściwości materiału, elementu lub obwodu przewodzącego prąd elektryczny, zwanej rezystancją elektryczną. Om, który jest jednostką oporu w układzie międzynarodowym (SI), definiuje się poprzez zastosowanie prawa Ohma jako opór elektryczny między dwoma punktami przewodnika, gdy stała różnica potencjałów 1 V przyłożona do tych punktów wytwarza w przewodniku prąd o natężeniu 1 ampera. Prawo Ohma może być zatem przyjęte do zdefiniowania oporu R jako stosunku napięcia stałego V do natężenia prądu I, Eq. (1).
Dla przewodników metalicznych luzem, na przykład prętów, arkuszy, drutów i folii, stosunek ten jest stały. W przypadku większości innych substancji, takich jak półprzewodniki, ceramika i materiały kompozytowe, może on się zmieniać w zależności od napięcia, a wiele urządzeń elektronicznych zależy od tego faktu. Opór dowolnego przewodnika jest dany przez całkę z wyrażenia (2), gdzie l jest długością,
A polem przekroju poprzecznego, a &rgr; rezystywnością. Patrz opór elektryczny, oporność elektryczna, prawo Ohma, półprzewodnik
Od 1 stycznia 1990 r. wszystkie pomiary oporu na całym świecie odnoszą się do skwantowanego wzorca oporu Halla, który jest używany do utrzymania om we wszystkich krajowych laboratoriach normalizacyjnych. Konwencjonalne wzorce robocze z drutu są mierzone pod względem skwantowanej rezystancji Halla, a następnie wykorzystywane do rozpowszechniania om poprzez normalny łańcuch kalibracji. Te wzorce robocze mogą być mierzone pod względem skwantowanej rezystancji Halla z niepewnością jednego odchylenia standardowego wynoszącą około 1 część na 108. Zobacz efekt Halla
Wartość nieznanego oporu jest określana przez porównanie z opornikiem wzorcowym. Mostek Wheatstone’a jest prawdopodobnie najbardziej podstawowym i szeroko stosowanym urządzeniem do porównywania rezystancji lub impedancji. Jego główną zaletą jest to, że jego działanie i równowaga są niezależne od zmian w zasilaniu. Największą czułość uzyskuje się, gdy wszystkie rezystancje mają podobną wartość, a porównanie standardowych rezystorów może być wykonane z powtarzalnością około 3 części na 108, granica wynikająca z szumu termicznego w rezystorach. W użyciu, kierunek zasilania jest odwrócony okresowo, aby wyeliminować skutki termiczne lub kontakt emf’s.
Mostek jest zwykle ułożone dla pomiarów dwukońcówkowych, a więc nie nadaje się do najbardziej dokładnych pomiarów przy wartościach poniżej około 100 &OHgr;, choć nadal bardzo wygodne dla niższych oporów, jeśli utrata dokładności nie ma znaczenia. Jednakże, mostek Wheatstone’a został również opracowany do pomiaru rezystorów cztero-końcówkowych. Wiąże się to z wykorzystaniem wag pomocniczych, a rezystory o tej samej wartości mogą być porównywane z niepewnością kilku części na 108.
Typowo mostek będzie miał dwa ramiona dekadowe, na przykład, z 1, 10, 100, 1000, i 10,000 &OHgr;, i zmienne przełączane ramię dekadowe z 1-100,000 &OHgr;, chociaż wiele odmian są spotykane. W przypadku pomiaru rezystorów o wartościach zbliżonych do wartości dekadowych, znaczny wzrost dokładności można uzyskać przez pomiar zastępczy, w którym mostek jest używany tylko jako przyrząd wskazujący. Porównywane oporniki można doprowadzić do tej samej wartości, podłączając znacznie większy opór zmienny w poprzek większego z nich, a dokładność tego wysokoprądowego bocznika może być znacznie mniejsza niż porównywanego oporu. Patrz mostek Wheatstone’a
Podwójny mostek Kelvina jest podwójnym mostkiem do pomiarów czteroprzewodowych, a więc może być stosowany do bardzo małych rezystancji. Oprócz jego zastosowania do dokładnych pomiarów laboratoryjnych rezystancji poniżej 100 &OHgr;, jest on bardzo cenny do znajdowania rezystancji przewodzących prętów lub sztabek, lub do kalibracji w terenie rezystorów chłodzonych powietrzem używanych do pomiaru dużych prądów. Patrz mostek Kelvina
Pomiary rezystancji od 10 megaomów do 1 terohm (1012 &OHgr;) lub nawet wyższych za pomocą mostka Wheatstone’a stwarzają dodatkowe problemy. Mierzona rezystancja będzie zwykle zależna od napięcia, a więc należy określić napięcie pomiarowe. Rezystory w ramionach przekładni muszą mieć dostatecznie dużą wartość, aby nie były przeciążone. Jeżeli zamontowana jest elektroda ochronna, konieczne jest wyeliminowanie z obwodu pomiarowego jakiegokolwiek prądu płynącego do osłony. Moc rozpraszana w rezystorze 1-M&OHgr; wynosi wówczas 10 mW, a współczynnik mostka wynosi 106. Strażnik jest podłączony do pomocniczego dzielnika o tym samym stosunku, tak że prąd płynący do niego nie przechodzi przez detektor. Pomiary można zautomatyzować zastępując ramiona mostka Wheatstone’a programowalnymi źródłami napięcia. Alternatywną metodą, która również może być zautomatyzowana, jest pomiar stałej czasowej RC nieznanego rezystora R połączonego z kondensatorem o znanej wartości C.
Oczywistym i bezpośrednim sposobem pomiaru rezystancji jest jednoczesny pomiar napięcia i prądu, i jest to typowe w bardzo wielu omomierzach wskazówkowych i miernikach wielozakresowych. W większości przyrządów cyfrowych, które zazwyczaj są również cyfrowymi miernikami napięcia, rezystor jest zasilany z obwodu stałoprądowego, a napięcie na nim jest mierzone przez cyfrowy miernik napięcia. Jest to wygodny układ dla pomiaru czteroprzewodowego, dzięki czemu można stosować długie przewody od przyrządu do rezystora bez wprowadzania błędów. Najprostsze układy, stosowane w pasywnych przyrządach wskazówkowych, mierzą bezpośrednio prąd przepływający przez miernik, który jest regulowany w celu uzyskania pełnego zakresu wychylenia przez dodatkowy rezystor połączony szeregowo z baterią. Daje to nieliniową skalę o ograniczonej dokładności, ale wystarczającą do wielu praktycznych zastosowań. Zobacz Pomiar prądu, Pomiar napięcia
.