Medição de resistência
A determinação quantitativa daquela propriedade de um material, componente ou circuito eletricamente condutivo chamado de resistência elétrica. O ohm, que é a unidade de resistência do Sistema Internacional (SI), é definido através da aplicação da lei de Ohm como a resistência elétrica entre dois pontos de um condutor quando uma diferença constante de potencial de 1 volt aplicada a esses pontos produz no condutor uma corrente de 1 ampere. A lei de Ohm pode assim ser tomada para definir a resistência R como a relação de tensão dc V para a corrente I, Eq. (1).
Para condutores metálicos a granel, por exemplo, barras, chapas, fios e folhas, esta relação é constante. Para a maioria das outras substâncias, tais como semicondutores, cerâmicas e materiais compostos, ela pode variar com a tensão, e muitos dispositivos eletrônicos dependem deste fato. A resistência de qualquer condutor é dada pela integral de expressão (2), onde l é o comprimento,
A a área da secção transversal, e &rgr; a resistividade. Ver Resistência eléctrica, Resistividade eléctrica, Lei de Ohm, Semicondutor
Desde 1 de Janeiro de 1990, todas as medições de resistência a nível mundial têm sido referidas ao padrão de resistência de Hall quantificado, que é utilizado para manter o ohm em todos os laboratórios de normas nacionais. Os padrões convencionais de trabalho com fio enrolado são medidos em termos da resistência de Hall quantificada e depois usados para disseminar o ohm através da cadeia normal de calibração. Estes padrões de trabalho podem ser medidos em termos da resistência de Hall quantificada com uma incerteza de desvio de um padrão de cerca de 1 parte em 108. Ver efeito Hall
O valor de uma resistência desconhecida é determinado por comparação com um resistor padrão. A ponte de Wheatstone é talvez o mais básico e amplamente utilizado dispositivo de resistência ou impedância. A sua principal vantagem é que o seu funcionamento e equilíbrio são independentes de variações no fornecimento. A maior sensibilidade é obtida quando todas as resistências são semelhantes em valor, e a comparação das resistências padrão pode então ser feita com uma repetibilidade de cerca de 3 partes em 108, o limite decorrente do ruído térmico nas resistências. Em uso, a direção da alimentação é invertida periodicamente para eliminar os efeitos do térmico ou de contato emf s.
A ponte é normalmente disposta para medições de dois terminais, e assim não é adequado para a medição mais precisa em valores abaixo de cerca de 100 &OHgr;, embora ainda muito conveniente para resistências mais baixas se a perda de precisão não importa. No entanto, uma ponte de Wheatstone também foi desenvolvida para a medição de quatro resistências terminais. Isto envolve o uso de balanças auxiliares, e resistências do mesmo valor podem ser comparadas com incertezas de algumas partes em 108,
Tipicamente uma ponte terá dois braços de relação decade-década, por exemplo, de 1, 10, 100, 1000, e 10.000 &OHgr;, e um braço de década variável comutada de 1-100.000 &OHgr;, embora muitas variações sejam encontradas. Para a medição de resistências de valores próximos aos valores da década, um aumento considerável da precisão pode ser obtido pela medição de substituição, na qual a ponte é usada apenas como instrumento indicador. As resistências que estão sendo comparadas podem ser levadas ao mesmo valor conectando uma resistência variável muito mais alta através da maior delas, e a precisão deste shunt de alta resistência pode ser muito menor do que a da resistência que está sendo comparada. Ver ponte de Wheatstone
A ponte dupla Kelvin é uma ponte dupla para medições de quatro-terminais, e por isso pode ser usada para resistências muito baixas. A adição ao seu uso para medições laboratoriais precisas de resistências abaixo de 100 &OHgr; é muito valiosa para encontrar a resistência de hastes ou barras condutoras, ou para a calibração no campo das resistências resfriadas a ar usadas para medição de grandes correntes. Ver ponte Kelvin
Medições de resistências de 10 megohms a 1 terohm (1012 &OHgr;) ou ainda superiores com uma ponte de Wheatstone apresentam problemas adicionais. A resistência a ser medida será normalmente dependente da tensão, e por isso a tensão de medição deve ser especificada. As resistências nos braços de relação devem ter um valor suficientemente alto para que não estejam sobrecarregadas. Se for instalado um eletrodo de proteção, é necessário eliminar qualquer corrente que flua para a proteção do circuito de medição. A potência dissipada no 1-M&OHgr; o resistor é então 10 mW, e a relação de ponte é 106. O guarda é conectado a um divisor subsidiário da mesma relação, para que qualquer corrente que flua para ele não passe através do detector. As medições automatizadas podem ser feitas substituindo os braços da relação da ponte de Wheatstone por fontes de tensão programáveis. Um método alternativo que também pode ser automatizado é a medição da constante de tempo RC da resistência desconhecida R combinada com um condensador de valor conhecido C.
Uma forma óbvia e directa de medir a resistência é através da medição simultânea de tensão e corrente, e isto é usual em muitos ohmímetros indicadores e medidores multi alcance. Na maioria dos instrumentos digitais, que normalmente também são medidores de tensão digitais, a resistência é fornecida a partir de um circuito de corrente constante e a tensão através dele é medida pelo medidor de tensão digital. Este é um arranjo conveniente para uma medição de quatro terminais, de modo a que possam ser utilizados cabos longos desde o instrumento até ao resistor sem a introdução de erros. Os sistemas mais simples, utilizados em instrumentos com ponteiro passivo, medem diretamente a corrente através do medidor, que é ajustada para dar uma deflexão em escala total por um resistor adicional em série com a bateria. Isto dá uma escala não linear de precisão limitada, mas suficiente para muitas aplicações práticas. Ver Medição de corrente, Medição de tensão