اندازه‎گیری مقاومت‎های متوسط

ساده‎ترین راه برای اندازه‎گیری مقاومت‎های بین 1 اهم تا 100 کیلواهم که معمولاً قابل اطمینان نیز هست همان روش استفاده از اُهم‎متر یا مولتی‎متر است. اما در شرایطی که شما به دقت بیشتری نیاز دارید می‎توانید از روش‎های زیر استفاده کنید:

  • روش آمپرمتر-ولت‎متر
  • روش پل وتستون
  • روش جایگزینی
  • روش تقسیم ولتاژ

روش آمپرمتر-ولت‎متر

این روش در واقع ساده‎ترین روش اندازه‎گیری مقاومت است. در این روش شما به کمک یک آمپرمتر، جریان مقاومت و به کمک یه ولت‎متر، ولتاژ مقاومت را اندازه‎گیری می‎کنیم و به کمک قانون اهم، مقاومت را محاسبه می‎کنید:

    \[{\rm{R = }}\frac{{\rm{V}}}{{\rm{I}}}\]

در این روش شما در قالب یکی از دو حالت زیر می‎توانید ولت‎متر و آمپرمتر را در مدار قرار دهید:

توجه داشته باشید که این روش با وجود سادگی، معایبی هم دارد. از جمله آنکه در حالت ایده‎آل فرض می‎شود که مقاومت داخلی ولت‎متر، بی‎نهایت و مقاومت داخلی آمپرمتر، صفر است؛ اما در واقعیت یک آمپرمتر دارای مقاومت غیر صفر مثل Ra است و یک ولت‎متر دارای مقاومت غیر بی‎نهایت مثل Rv است. اگر این مقاومت‎ها را در محاسبات خود در نظر نگیریم دقت اندازه‎گیری‎ها کاهش پیدا می‎کند. برای اینکه بدانیم کدام یک از دو حالت مدار برای اندازه‎گیری یک مقاومت مجهول مناسب است، باید مقدار زیر را محاسبه کنیم:

    \[\sqrt {{{\rm{R}}_{\rm{a}}}{{\rm{R}}_{\rm{v}}}} \]

اگر محدوده‎ی مقاومت مجهول بزرگتر از مقدار فوق باشد باید از حالت 1 استفاده کنیم و اگر کوچکتر از مقدار فوق باشد باید از حالت 2 استفاده کنیم.

روش پل وتستون

معروف‎ترین مدار پل که در اندازه‎گیری‎های الکتریکی مورد استفاده قرار می‎گیرد پل وتستون (Wheatstone Bridge) است. این پل از چهار شاخه‎ی مقاومتی به نام‎های P، Q، R و S تشکیل شده است. R همان مقاومت مجهول مورد آزمایش است و S نیز مقاومت استاندارد (مقاومتی که مقدار دقیق آن را می‎دانیم) است. P و Q هم به عنوان شاخه‎های نسبت شناخته می‎شوند، چون نسبت این دو مقاومت در اندازه‎گیری R کاملاً تعیین کننده است. در این مدار باید یک منبع ولتاژ یا باتری بین دو نقطه‎ی a و b و یک گالوانومتر بین دو نقطه‎ی c و d قرار داده شود.

مدارهای پل روی اصل کشف نقطهی خنثی کار می‎کنند، به این معنی که شما باید یکی از پارامترهای مدار را تغییر دهید تا واحد آشکارساز مدار که در اینجا یک گالوانومتر است مقدار صفر را نشان دهد و سپس به کمک یک رابطه‎ی ریاضی پارامتر مجهول را پیدا می‎کنیم.

در این مدار مقاومت S همان پارامتری است که باید مقدار آن را تغییر دهیم تا جریان عبوری از گالوانومتر صفر شود. در این وضعیت با استفاده از رابطه‎ی زیر مقاومت R را محاسبه می‎کنیم.

    \[{\rm{R = }}\frac{{\rm{P}}}{{\rm{Q}}}{\rm{ \times S}}\]

روش جایگزینی

شکل زیر یک مدار دیگر برای اندازه‎گیری مقاومت مجهول R را نمایش می‎دهد. S که مقاومت استاندارد است و r که مقاومت تنظیم‎کننده نام دارد هر دو مقاومت‎های متغیر هستند.

ابتدا سوئیچ را در وضعیت 1 قرار می‎دهیم و با تنظیم کردن r روی یک مقدار مشخص، مقدار جریان را از روی آمپرمتر می‎خوانیم و یادداشت می‎کنیم. حالا سوئیچ را روی وضعیت 2 قرار می‎دهیم و بدون اینکه در مقاومت r تغییری ایجاد کنیم، مقاومت استاندارد S را طوری تغییر می‎دهیم تا جریان عبوری از آمپرمتر با مقداری که در مرحله‎ی قبلی یادداشت کرده بودیم یکسان شود. حالا به شرط اینکه ولتاژ E در هر دو مرحله تغییری نکرده باشد و یک مقدار ثابت باشد، مقدار مقاومت مجهول R با مقدار مقاومت S برابر خواهد بود.

روش تقسیم ولتاژ

این روش چون به کمترین امکانات نیاز دارد برای افراد مبتدی بسیار مناسب است. کافی است مداری مطابق شکل زیر ببندیم. R مقاومت مجهول و S مقاومت استاندارد است که مقدار آن را به طور دقیق می‎دانیم. بهتر است اندازه‎ی مقاومت S در محدوده‎ی مقاومت R انتخاب شود. E نیز یک منبع ولتاژ ثابت یا باتری است که مقدار ولتاژ دقیق آن را می‎دانیم.

کافیست ولتاژ دو سر مقاومت S را اندازه بگیریم و با دانستن ولتاژ E و مقاومت S می‎توانیم از روی رابطه‎ی زیر که همان رابطه‎ی تقسیم ولتاژ است، مقدار مقاومت R را محاسبه کنیم:

    \[{\rm{R = }}\frac{{{\rm{E}} - {\rm{V}}}}{{\rm{V}}}{\rm{ \times S}}\]

مرجع: electrical4u.com