電阻由于其結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn),存在引線電感和分布電容,當(dāng)工作于低頻時(shí)電阻分量起主要作用,電抗分量可以忽略不計(jì)。但當(dāng)工作頻率升高時(shí)電抗分量就不能忽略不計(jì)了。此時(shí),工作于交流電路的電阻的阻值,由于集膚效應(yīng)、渦流損耗等原因,其等效電阻隨頻率的不同而不同。實(shí)驗(yàn)證明,當(dāng)頻率在1khz以下時(shí),電阻的交流阻值和直流阻值相差不過1×10-4 ,隨著頻率的升高,其間的差值隨之增大。
一、固定電阻的測(cè)量
1.萬用表測(cè)量電阻
用萬用表的電阻檔測(cè)量電阻時(shí),先根據(jù)被測(cè)電阻的大小,選擇好萬用表電阻檔的倍率或量程范圍,再將兩個(gè)輸入端(稱表筆)短路調(diào)零,最后將萬用表并接在被測(cè)電阻的兩端,讀出電阻值即可。
在用萬用表測(cè)量電阻時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題:
①要防止用雙手把電阻的兩個(gè)端子和萬用表的兩個(gè)表筆并聯(lián)捏在一起,因?yàn)檫@樣測(cè)得的阻值是人體電阻與待測(cè)電阻并聯(lián)后的等效電阻的阻值,而不是待測(cè)電阻的阻值。
②當(dāng)電阻連接在電路中時(shí),首先應(yīng)將電路的電源斷開,決不允許帶電測(cè)量。
③用萬用表測(cè)量電阻時(shí)應(yīng)注意被測(cè)電阻所能承受的電壓和電流值,以免損壞被測(cè)電阻。例如,不能用萬用表直接測(cè)量微安表的表頭內(nèi)阻,因?yàn)檫@樣做可能使流過表頭的電流超過其承受能力(微安級(jí))而燒壞表頭。
④萬用表測(cè)量電阻時(shí)不同倍率檔的零點(diǎn)不同,每換一檔都應(yīng)重新進(jìn)行一次調(diào)零,當(dāng)某一檔調(diào)節(jié)調(diào)零電位器不能使指針回到0歐姆處時(shí),表明表內(nèi)電池電壓不足了,需要更換新電池。
⑤由于模擬式萬用表電阻檔表盤刻度的非線性,測(cè)量誤差也較大,因而一般作粗略測(cè)量。數(shù)字式萬用表測(cè)量電阻的誤差比模擬萬用表的誤差小,但當(dāng)它用以測(cè)量阻值較小的電阻時(shí),相對(duì)誤差仍然是比較大的。
2.電橋法測(cè)量電阻
當(dāng)對(duì)電阻值的測(cè)量精度要求很高時(shí),可用電橋法進(jìn)行測(cè)量。如圖1所示r1,r2是固定電阻,稱為比率臂,比例系數(shù)k=r1/r2可通過量程開關(guān)進(jìn)調(diào)節(jié),rn為標(biāo)準(zhǔn)電阻稱為標(biāo)準(zhǔn)臂,rx為被測(cè)電阻,g為檢流計(jì)。測(cè)量時(shí)接上被測(cè)電阻,接通電源,通過調(diào)節(jié)k和rn,使電橋平衡即檢流計(jì)指示為零,讀出k和rn的值,即可求得rx的值。
圖1 電橋法測(cè)量電阻
3.伏安法測(cè)量電阻
伏安法是一種間接測(cè)量法,理論依據(jù)是歐姆定律r=u/i,給被測(cè)電阻施加一定的電壓,所加電壓應(yīng)不超出被測(cè)電阻的承受能力,然后用電壓表和電流表分別測(cè)出被測(cè)電阻兩端的電壓和流過它的電流,即可算出被測(cè)電阻的阻值。
伏安法有如圖1(a)、(b)所示的兩種測(cè)量電路。
如圖2(a)所示電路稱為電壓表前接法。由圖可見,電壓表測(cè)得的電壓為被測(cè)電阻rx兩端的電壓與電流表內(nèi)阻ra壓降之和。因此,根據(jù)歐姆定律求得的測(cè)量值為r測(cè)=u/ix=(ux+ua)/ix=rx+ra>rx
圖3 伏安法測(cè)量電阻
如圖2(b)所示電路稱為電壓表后接法。由圖可見,電流表測(cè)得的電流為流過被測(cè)電阻rx的電流與流過電壓表內(nèi)阻rv的電流之和,因此,根據(jù)歐姆定律求得的測(cè)量值為
r測(cè)=u/ix=ux/(iv+ix)=rx∥rv<rx
使用伏安法時(shí),應(yīng)根據(jù)被測(cè)電阻的大小,選擇合適的測(cè)量電路;如果預(yù)先無法估計(jì)被測(cè)電阻的大小,可以兩個(gè)電路都試一下,看兩種電路電壓表和電流表的讀數(shù)的差別情況,若兩種電路電壓表的讀數(shù)差別比電流表的讀數(shù)差別小,則可選擇電壓表前接法,即如圖2(a)所示電路。反之,則可選擇電壓表后接法即如圖2(b)所示電路。
二、電位器的測(cè)量
1.用萬用表測(cè)量電位器
用萬用表測(cè)量電位器的方法與測(cè)量固定電阻的方法相同,先測(cè)量電位器兩固定端之間的總體固定電阻,然后測(cè)量滑動(dòng)端對(duì)任意一端之間的電阻值,并不斷改變滑動(dòng)端的位置,觀察電阻值的變化情況,直到滑動(dòng)端調(diào)到另一端為止。在緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)端時(shí),應(yīng)滑動(dòng)靈活,松緊適度,聽不到咝咝的噪聲,阻值指示平穩(wěn)變化,沒有跳變現(xiàn)象,否則說明滑動(dòng)端接觸不良,或滑動(dòng)端的引出機(jī)構(gòu)內(nèi)部存在故障。
2,用示波器測(cè)量電位器的噪聲
如圖3所示,給電位器兩端加一適當(dāng)?shù)闹绷麟娫矗澹宓拇笮?yīng)不造成電位器超功耗,最好用電池。讓一定電流流過電位位器,緩慢調(diào)節(jié)電位器的滑動(dòng)端,在示波器的熒光屏上顯示出一條光滑的水平亮線,隨著電位器滑動(dòng)端的調(diào)節(jié),水平亮線在垂直方向移動(dòng),若水平亮線上有不規(guī)則的毛刺出現(xiàn),則表示有滑動(dòng)噪聲或靜態(tài)噪聲存在。
圖3 用示波器測(cè)電位器的噪聲
三、非線性電阻的測(cè)量
非線性電阻如熱敏電阻、二極管的內(nèi)阻等,它們的阻值與工作環(huán)境以及外加電壓和電流的大小有關(guān),一般采用專用設(shè)備測(cè)量其特性。當(dāng)無專用設(shè)備時(shí),可采用前面介紹的伏安法,測(cè)量一定直流電壓下的直流電流值,然后改變電壓的大小,逐點(diǎn)測(cè)量相應(yīng)的電流,最后作出伏安特性曲線,所得電阻值只表示一定電壓或電流下的直流電阻值。如果電阻值與環(huán)境溫度有關(guān)時(shí)還應(yīng)制造一定的外界環(huán)境。