Măsurarea rezistenței
Determinarea cantitativă a acelei proprietăți a unui material, a unei componente sau a unui circuit conducător de electricitate numită rezistență electrică. Ohmul, care este unitatea de măsură a rezistenței din Sistemul Internațional (SI), este definit prin aplicarea legii lui Ohm ca fiind rezistența electrică între două puncte ale unui conductor atunci când o diferență de potențial constantă de 1 volt aplicată în aceste puncte produce în conductor un curent de 1 amper. Astfel, legea lui Ohm poate fi considerată ca definind rezistența R ca fiind raportul dintre tensiunea continuă V și curentul I, Ec. (1).
Pentru conductorii metalici în vrac, de exemplu, bare, foi, sârme și folii, acest raport este constant. Pentru majoritatea celorlalte substanțe, cum ar fi semiconductorii, ceramica și materialele compozite, el poate varia în funcție de tensiune, iar multe dispozitive electronice depind de acest fapt. Rezistența oricărui conductor este dată de integrala expresiei (2), unde l este lungimea,
A aria secțiunii transversale și &rgr; rezistivitatea. Vezi Rezistență electrică, Rezistivitate electrică, Legea lui Ohm, Semiconductor
De la 1 ianuarie 1990, toate măsurătorile de rezistență din întreaga lume sunt raportate la standardul de rezistență Hall cuantificat, care este utilizat pentru a menține ohm-ul în toate laboratoarele naționale de standardizare. Etaloanele de lucru convenționale înfășurate în sârmă sunt măsurate în funcție de rezistența Hall cuantificată și apoi sunt utilizate pentru a disemina ohm-ul prin lanțul normal de calibrare. Aceste etaloane de lucru pot fi măsurate în termeni de rezistență Hall cuantificată cu o incertitudine de o deviație standard de aproximativ 1 parte la 108. A se vedea efectul Hall
Valoarea unei rezistențe necunoscute se determină prin comparație cu o rezistență standard. Puntea Wheatstone este probabil cel mai de bază și cel mai utilizat dispozitiv de comparare a rezistențelor sau impedanțelor. Principalul său avantaj este că funcționarea și echilibrul său sunt independente de variațiile în alimentare. Cea mai mare sensibilitate se obține atunci când toate rezistențele au valori similare, iar compararea rezistențelor standard se poate face atunci cu o repetabilitate de aproximativ 3 părți din 108, limita care rezultă din zgomotul termic al rezistențelor. În timpul utilizării, direcția de alimentare este inversată periodic pentru a elimina efectele emf-urilor termice sau de contact.
Ponta este în mod normal aranjată pentru măsurători la două terminale și, prin urmare, nu este potrivită pentru cele mai precise măsurători la valori mai mici de aproximativ 100 &OHgr;, deși este încă foarte convenabilă pentru rezistențe mai mici, dacă pierderea de precizie nu contează. Cu toate acestea, a fost dezvoltată și o punte Wheatstone pentru măsurarea rezistențelor cu patru terminale. Aceasta implică utilizarea unor balanțe auxiliare, iar rezistențele de aceeași valoare pot fi comparate cu incertitudini de câteva părți din 108.
În mod obișnuit, o punte va avea două brațe de decadă, de exemplu, de 1, 10, 100, 1000 și 10.000 &OHgr;, și un braț de decadă comutat variabil de 1-100.000 &OHgr;, deși se întâlnesc multe variante. Pentru măsurarea rezistențelor cu valori apropiate de cele ale decadenței, se poate obține o creștere considerabilă a preciziei prin măsurarea de substituție, în care puntea este utilizată doar ca instrument de indicare. Rezistențele care se compară pot fi aduse la aceeași valoare prin conectarea unei rezistențe variabile mult mai mari pe cea mai mare dintre ele, iar precizia acestui șunt de rezistență mare poate fi mult mai mică decât cea a rezistenței care se compară. A se vedea puntea Wheatstone
Ponta dublă Kelvin este o punte dublă pentru măsurători cu patru terminale, putând fi astfel utilizată pentru rezistențe foarte mici. Pe lângă utilizarea sa pentru măsurarea precisă în laborator a rezistențelor sub 100 &OHgr;, este foarte valoroasă pentru aflarea rezistenței tijelor sau barelor conductoare, sau pentru calibrarea pe teren a rezistențelor răcite cu aer utilizate pentru măsurarea curenților mari. A se vedea puntea Kelvin
Măsurătorile rezistențelor de la 10 megohmi la 1 terohm (1012 &OHgr;) sau chiar mai mari cu o punte Wheatstone prezintă probleme suplimentare. Rezistența care trebuie măsurată va fi de obicei dependentă de tensiune și, prin urmare, trebuie specificată tensiunea de măsurare. Rezistențele din brațele de raport trebuie să aibă o valoare suficient de mare pentru a nu fi suprasolicitate. În cazul în care se montează un electrod de protecție, este necesar să se elimine din circuitul de măsurare orice curent care circulă spre protecție. Puterea disipată în rezistența de 1-M&OHgr; este atunci de 10 mW, iar raportul punții este de 106. Garda este conectată la un divizor subsidiar cu același raport, astfel încât orice curent care trece prin ea să nu treacă prin detector. Se pot face măsurători automatizate prin înlocuirea brațelor de raport ale punții Wheatstone cu surse de tensiune programabile. O metodă alternativă care poate fi, de asemenea, automatizată este măsurarea constantei de timp RC a rezistenței necunoscute R combinată cu un condensator de valoare cunoscută C.
O modalitate evidentă și directă de măsurare a rezistenței este măsurarea simultană a tensiunii și a curentului, iar acest lucru este obișnuit în foarte multe ohmmetre indicatoare și multimetre. În majoritatea instrumentelor digitale, care sunt de obicei și tensiometre digitale, rezistența este alimentată de la un circuit de curent constant, iar tensiunea la bornele acesteia este măsurată de tensiometrul digital. Acesta este un aranjament convenabil pentru o măsurătoare cu patru terminale, astfel încât se pot folosi cabluri lungi de la instrument la rezistor fără a introduce erori. Cele mai simple sisteme, utilizate la instrumentele cu indicator pasiv, măsoară direct curentul prin aparatul de măsură, care este reglat pentru a da o deflexie la scară completă cu ajutorul unui rezistor suplimentar în serie cu bateria. Astfel se obține o scală neliniară de precizie limitată, dar suficientă pentru multe aplicații practice. A se vedea Măsurarea curentului, Măsurarea tensiunii
.