Mesure de résistance à 4 fils

PIÈCES ET MATÉRIAUX

• Batterie 6 volts
• Électro-aimant fabriqué à partir de l'expérience du chapitre précédent, ou une grande bobine de fil

Il serait idéal dans cette expérience d'avoir deux mètres :un voltmètre et un ampèremètre.

Pour les expérimentateurs à petit budget, cela peut ne pas être possible. Quel que soit l'ampèremètre utilisé, il doit être capable de mesurer au moins quelques ampères de courant.

Une batterie "lanterne" de 6 volts essentiellement court-circuitée par un long morceau de fil peut produire des courants de cette amplitude, et votre ampèremètre doit être capable de les mesurer sans faire sauter un fusible ou subir d'autres dommages. Assurez-vous que la plage de courant la plus élevée sur le compteur est d'au moins 5 ampères !

REFERENCES CROISEES

Leçons En Circuits Électriques , Volume 1, chapitre 8 : « Circuits de mesure en courant continu »

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

• Pour illustrer le principe de fonctionnement de la mesure de résistance Kelvin (4 fils)
• Pour illustrer comment mesurer des résistances faibles avec un équipement de test courant

SCHÉMA SCHÉMA

ILLUSTRATION

INSTRUCTIONS

Bien que cette expérience soit mieux réalisée avec deux mètres, et en effet est montrée comme telle dans le diagramme schématique et l'illustration, un multimètre est suffisant.

La plupart des ohmmètres fonctionnent sur le principe d'appliquer une petite tension aux bornes d'une résistance inconnue (R_inconnu ) et déduire la résistance de la quantité de courant qu'il consomme.

Sauf cas particulier comme le megger , les quantités de tension et de courant utilisées par le compteur sont assez faibles.

Cela pose un problème pour la mesure de faibles résistances, car un échantillon à faible résistance peut avoir une valeur de résistance beaucoup plus petite que le circuit du compteur lui-même.

Imaginez que vous essayez de mesurer le diamètre d'un fil de coton avec un étalon, ou de mesurer le poids d'une pièce de monnaie avec une balance conçue pour peser des camions de fret, et vous apprécierez le problème posé.

L'une des nombreuses sources d'erreur dans la mesure de petites résistances avec un ohmmètre ordinaire est la résistance des propres fils de test de l'ohmmètre.

Faisant partie du circuit de mesure, les cordons de test peuvent contenir plus de résistance que la résistance de l'échantillon de test, entraînant une erreur de mesure significative par leur présence :

Une solution s'appelle le Kelvin , ou 4 fils , méthode de mesure de résistance. Cela implique l'utilisation d'un ampèremètre et d'un voltmètre, déterminant la résistance de l'échantillon par le calcul de la loi d'Ohm.

Un courant est passé à travers la résistance inconnue et mesuré. La chute de tension aux bornes de la résistance est mesurée par le voltmètre et la résistance calculée à l'aide de la loi d'Ohm (R=E/I).

De très petites résistances peuvent être mesurées facilement en utilisant un courant important, fournissant une chute de tension plus facile à mesurer à partir de laquelle déduire la résistance que si un faible courant était utilisé.

Étant donné que seule la chute de tension par la résistance inconnue est prise en compte dans le calcul, et non la chute de tension aux bornes des fils de test de l'ampèremètre ou de tout autre fil de connexion transportant le courant principal, les erreurs causées par ces résistances parasites sont complètement éliminées.

Tout d'abord, sélectionnez un spécimen de résistance suffisamment faible à utiliser dans cette expérience. Je suggère la bobine d'électro-aimant spécifiée dans le dernier chapitre ou une bobine de fil où les deux extrémités peuvent être accessibles. Connectez une batterie de 6 volts à ce spécimen, avec un ampèremètre connecté en série.

AVERTISSEMENT :

L'ampèremètre utilisé doit être capable de mesurer au moins 5 ampères de courant afin qu'il ne soit pas endommagé par le (éventuellement) courant élevé généré dans cette condition de quasi-court-circuit. Si vous avez un deuxième compteur, utilisez-le pour mesurer la tension aux points de connexion de l'échantillon, comme indiqué sur l'illustration, et enregistrez les indications des deux compteurs.

Si vous n'avez qu'un seul compteur, utilisez-le d'abord pour mesurer le courant, en enregistrant son indication le plus rapidement possible, puis en ouvrant (coupant) immédiatement le circuit.

Basculez l'appareil en mode tension, connectez-le aux points de connexion de l'échantillon et reconnectez la batterie, en notant rapidement l'indication de tension.

Vous ne voulez pas laisser la batterie connectée à l'échantillon plus longtemps que nécessaire pour obtenir les mesures du compteur, car elle commencera à se décharger rapidement en raison du courant de circuit élevé, compromettant ainsi la précision de la mesure lorsque le compteur est reconfiguré et le circuit fermé une fois de plus pour la prochaine mesure.

Lorsque deux compteurs sont utilisés, ce n'est pas un problème aussi important, car les indications de courant et de tension peuvent être enregistrées simultanément .

Prenez la mesure de tension et divisez-la par la mesure de courant. Le quotient sera égal à la résistance de l'échantillon en ohms.

FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :

• Fiche de travail d'utilisation de l'ohmmètre de base