روش‌های اندازه‌گیری مقاومت (قسمت دوم)

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 R_a است و یک ولت‌متر دارای مقاومت غیر بی‌نهایت مثل R_v 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

برای تهیه‌ی این مقاله زمان، انرژی و هزینه‌ی قابل توجهی صرف شده است؛ لطفاً در صورت استفاده از این مقاله، برای حمایت از نویسنده و جهت فراهم آوردن امکان ادامه فعالیت پایگاه فناوری تابین، لینک زیر را در رسانه یا مقاله‌ی خود قرار دهید: