電阻的測(cè)量

方學(xué)毅

電阻是所有的電子電路中使用最多的元件,它是一種耗能元件,在電路中用于控制電壓、電流的大小,或與電容器和電感器組成具有特殊功能的電路。電阻通常分3大類(lèi):1 Ω以下的電阻為小電阻;1 Ω～0.1 MΩ的電阻為中值電阻;0.1 MΩ以上的電阻為大電阻。測(cè)量不同類(lèi)型的電阻要選用不同的測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x表。

1 用萬(wàn)用表粗略測(cè)量電阻的大小和好壞

萬(wàn)用表歐姆檔可以測(cè)量導(dǎo)體的電阻。歐姆檔用“Ω”表示,分為R×1、R×10、R×100和R×1 K四檔。有些萬(wàn)用表還有R×10 k檔。首先選擇合適的量程,為使測(cè)量較為準(zhǔn)確,測(cè)量時(shí)應(yīng)使指針指在刻度線中心位置附近。若指針偏角較小,應(yīng)換用量程較大的檔;若指針偏角較大,應(yīng)換用量程較小的檔。每次換檔后,應(yīng)再次調(diào)整歐姆檔零位調(diào)整旋鈕,然后再測(cè)量。

用兩表筆分別接觸被測(cè)電阻兩引腳進(jìn)行測(cè)量。正確讀出指針?biāo)鸽娮璧臄?shù)值,再乘以倍率(R×100檔應(yīng)乘100,R×1 k檔應(yīng)乘1 000……),就是被測(cè)電阻的阻值。例如要測(cè)量3 KΩ的電阻應(yīng)選用R×100擋。測(cè)量電阻之前先進(jìn)行歐姆調(diào)零,每更換一次量程,都要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零。調(diào)零后用兩表筆分別接電阻器的兩端,若任何檔測(cè)量電阻均為無(wú)窮大,表明該電阻已損壞。測(cè)量結(jié)束后,應(yīng)拔出表筆,將選擇開(kāi)關(guān)置于“OFF”檔或交流電壓最大檔位。收好萬(wàn)用表。

測(cè)量電阻時(shí)應(yīng)注意:1)被測(cè)電阻應(yīng)從電路中拆下后再測(cè)量;2)2只表筆不要長(zhǎng)時(shí)間碰在一起;3)2只手不能同時(shí)接觸2根表筆的金屬桿或被測(cè)電阻2根引腳,最好用右手同時(shí)持2根表筆;4)長(zhǎng)時(shí)間不使用歐姆檔,應(yīng)將表中電池取出。用萬(wàn)用表只能粗略測(cè)量電阻的大小,若要精確測(cè)量電阻的大小可以用直流單臂電橋。

2 用直流單臂電橋精確測(cè)量電阻的大小

直流電橋在使用之前先將檢流計(jì)上的鎖扣打開(kāi),調(diào)節(jié)調(diào)零器把指針調(diào)到零位。用萬(wàn)用表粗略測(cè)量被測(cè)電阻的大小,若被測(cè)電阻為幾歐,比率臂應(yīng)選為0.001;若被測(cè)電阻為幾十歐,比率臂應(yīng)選為0.01;若被測(cè)電阻為幾百歐,比率臂應(yīng)選為0.1;若被測(cè)電阻為幾千歐,比率臂應(yīng)選為1;若被測(cè)電阻為幾十千歐,比率臂應(yīng)選為10。選擇合適的橋臂比率,使比較臂的四擋都能被充分應(yīng)用。測(cè)電阻時(shí)要求用較粗較短的連接導(dǎo)線,并將漆膜刮凈。接頭擰緊,避免采用線夾,因?yàn)榻宇^接觸不良將使電橋的平衡不穩(wěn)定,嚴(yán)重時(shí)可能損壞檢流計(jì)。測(cè)量時(shí)應(yīng)先按下電源按鈕,再按下檢流計(jì)按鈕,若檢流計(jì)指針向“+”方向偏轉(zhuǎn),應(yīng)增加橋臂電阻;若檢流計(jì)指針向“-”方向偏轉(zhuǎn),應(yīng)減小橋臂電阻,被測(cè)電阻等于比較臂×比率臂。測(cè)量完畢,先斷開(kāi)檢流計(jì)按鈕,再斷開(kāi)電源按鈕,然后拆除被測(cè)電阻,再將檢流計(jì)扣鎖上,以防搬動(dòng)過(guò)程中震壞檢流計(jì)。對(duì)于沒(méi)有鎖扣的檢流計(jì),應(yīng)將檢流計(jì)按鈕斷開(kāi),它的動(dòng)斷觸點(diǎn)會(huì)自動(dòng)將檢流計(jì)短路,從而使可動(dòng)部分得到保護(hù)。

3 用兆歐表測(cè)量絕緣電阻的大小

兆歐表也叫搖表。兆歐表一般用來(lái)測(cè)量照明及動(dòng)力線路的絕緣電阻、電動(dòng)機(jī)的絕緣電阻及電纜的絕緣電阻。它在測(cè)量絕緣電阻時(shí)本身就有高電壓電源,這就是它與測(cè)電阻儀表的不同之處。兆歐表用于測(cè)量絕緣電阻方便可靠,根據(jù)不同的電氣設(shè)備選擇兆歐表的電壓及其測(cè)量范圍。對(duì)于額定電壓在500 V以下的電氣設(shè)備,選用電壓等級(jí)為500 V或1 000 V的兆歐表;額定電壓在500 V以上的電氣設(shè)備,應(yīng)選用1 000 V～2 500 V的兆歐表。測(cè)量前將被測(cè)設(shè)備與電源斷開(kāi),并短路接地放電3分鐘～5分鐘,特別是電容量大的,更應(yīng)充分放電以消除殘余靜電荷引起的誤差,保證正確的測(cè)量結(jié)果以及人身和設(shè)備的安全。對(duì)可能感應(yīng)出高壓電的設(shè)備,必須消除這種可能性后再進(jìn)行測(cè)量。被測(cè)物表面要清潔,減少接觸電阻,確保測(cè)量結(jié)果的正確性。兆歐表使用時(shí)應(yīng)放在平穩(wěn)、牢固的地方,且遠(yuǎn)離大的外電流導(dǎo)體和外磁場(chǎng)。

兆歐表的接線柱共有3個(gè):一個(gè)為“L”,即線端;一個(gè)為“E”,即地端;再一個(gè)為“G”,即屏蔽端(也叫保護(hù)環(huán))。一般被測(cè)絕緣電阻都接在L、E端之間,但當(dāng)被測(cè)絕緣體表面漏電嚴(yán)重時(shí),必須將被測(cè)物的屏蔽環(huán)或不須測(cè)量的部分與G端相連接。兆歐表使用之前先檢查表的好壞,將兆歐表的L、E端開(kāi)路,以120轉(zhuǎn)/分的額定轉(zhuǎn)速按順時(shí)針的方向搖動(dòng)手柄,指針應(yīng)在∞處;再將L、E端短接,緩慢搖動(dòng)手柄,指針應(yīng)在零處。用兆歐表?yè)u測(cè)電器設(shè)備的絕緣電阻時(shí),一定要注意L端和E端不能接反,正確的接法是:L端接被測(cè)設(shè)備導(dǎo)體,E端接被測(cè)設(shè)備外殼,G端接被測(cè)設(shè)備的絕緣部分。搖動(dòng)發(fā)電機(jī)使轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速(120轉(zhuǎn)/分)并保持穩(wěn)定。一般采用1分鐘以后的讀數(shù)為準(zhǔn),當(dāng)被測(cè)物電容量較大時(shí),應(yīng)延長(zhǎng)時(shí)間,以指針?lè)€(wěn)定不變時(shí)為準(zhǔn)。測(cè)量電纜的絕緣電阻時(shí),將L端接芯線,E端接電纜外皮,G端接電纜的金屬屏蔽層。測(cè)量電機(jī)的對(duì)地絕緣電阻時(shí),將L端接繞組,E端接電動(dòng)機(jī)的外殼,應(yīng)在指針?lè)€(wěn)定后再讀數(shù)。

注意事項(xiàng):1)兆歐表接線應(yīng)用絕緣良好的單根線,并盡可能短些;2)搖測(cè)過(guò)程中不得用手觸及被試設(shè)備,還要防止外人觸及;3)禁止在雷電時(shí)或有其他感應(yīng)產(chǎn)生時(shí)搖測(cè)絕緣;4)在測(cè)電容器、電纜等大電容設(shè)備時(shí),讀數(shù)后一定要先斷開(kāi)接線方能停止搖動(dòng),否則電容電流將通過(guò)表的線圈放電而燒損表計(jì);5)如果搖動(dòng)手柄后指針即甩到零值,則表示絕緣已損壞,不能再繼續(xù)搖,否則將使表內(nèi)線圈燒壞。在兆歐表沒(méi)停止轉(zhuǎn)動(dòng)和被測(cè)物沒(méi)有放電以前,不能用手觸及被測(cè)物和進(jìn)行拆線工作,必須先將被測(cè)物對(duì)地短路放電,然后再停止兆歐表的轉(zhuǎn)動(dòng),防止電容放電損壞兆歐表。

4 伏安法測(cè)電阻

由于伏特表、安培表存在電阻,所以測(cè)量電路有2種,即電流表內(nèi)接和電流表外接。采用電流表外接法,此電路要求電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于被測(cè)電阻,因?yàn)檫@時(shí)電壓表的分流作用很微弱。若電流表的內(nèi)阻遠(yuǎn)小于被測(cè)電阻的阻值,可采用電流表內(nèi)接法。這時(shí)電流表的分壓作用可以忽略不計(jì)。

控制電路有2種:一種是限流電路,另一種是分壓電路。限流電路是將電源和可變電阻串聯(lián),通過(guò)改變電阻的阻值,以達(dá)到改變電路的電流,但電流的改變是有一定范圍的。其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省能量,一般在2種控制電路都可以選擇的時(shí)候,優(yōu)先考慮限流電路。分壓電路是將電源和可變電阻的總值串聯(lián)起來(lái),再?gòu)目勺冸娮璧?個(gè)接線柱引出導(dǎo)線。適用于以下3種情況。

1)要使某部分電路的電壓或電流從零開(kāi)始連續(xù)調(diào)壓,只有分壓電路才能滿足。

2)如果實(shí)驗(yàn)所提供的電壓表、電流表的量程或電阻元件允許的最大電流較小,采用限流接法時(shí),無(wú)論怎樣調(diào)節(jié),電路中的實(shí)際電壓(流)都會(huì)超過(guò)電表的量程或電阻元件允許的最大電壓(流),為了保護(hù)電表或電阻元件免受損壞,必須采用分壓接法電路。

3)伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)中,若所用的變阻器阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻阻值,采用限流接法時(shí),即使變阻器的觸頭從一端滑至另一端,待測(cè)電阻上的電壓(流)變化也很小,這不利于多次測(cè)量求平均值或用圖像法處理數(shù)據(jù)。為了在變阻器阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻阻值的情況下能大范圍地調(diào)節(jié)待測(cè)電阻上的電壓(流),應(yīng)選擇變阻器分壓接法。

5 用近似法測(cè)電阻

2個(gè)電阻串聯(lián),如果其中一個(gè)電阻遠(yuǎn)大于另一個(gè)電阻,則總阻值可以認(rèn)為等于大電阻,與小電阻無(wú)關(guān)。2個(gè)電阻并聯(lián),如果其中一個(gè)電阻遠(yuǎn)大于另一個(gè)電阻,則總阻值可以認(rèn)為等于小電阻,與大電阻無(wú)關(guān)?？梢岳眠@種近似的關(guān)系測(cè)量電壓表跟電流表的內(nèi)阻。半偏法即為近似法的一種典型情況。

6 用等效替代法測(cè)電阻

替代法要求的是測(cè)量效果相同(刻痕相同),方法最簡(jiǎn)單,誤差最小(因?yàn)樽x數(shù)不參與運(yùn)算,只要有塊表,能轉(zhuǎn)就行,至于有沒(méi)有刻度,刻度是否均勻,表是否準(zhǔn)確,都無(wú)關(guān)緊要)。為了使已知電阻能與未知電阻產(chǎn)生相同的效果(阻值相同),一般用電阻箱作為已知電阻。用等效替代法測(cè)電阻時(shí)為了能夠在未知電阻與電阻箱之間切換,一般要用到單刀雙擲開(kāi)關(guān)(有時(shí)用2個(gè)單刀單擲開(kāi)關(guān)),因此,在題目提供的器材中,如果有單刀雙擲開(kāi)關(guān)(或2個(gè)單刀單擲開(kāi)關(guān))以及電阻箱時(shí),應(yīng)優(yōu)先考慮用等效替代法?！?/p>

(作者單位:山東省蓬萊市第二職業(yè)中專(zhuān))