電阻由于其結(jié)構上的特點,存在引線電感和分布電容,當工作于低頻時電阻分量起主要作用,電抗分量可以忽略不計。但當工作頻率升高時電抗分量就不能忽略不計了。此時,工作于交流電路的電阻的阻值,由于集膚效應、渦流損耗等原因,其等效電阻隨頻率的不同而不同。實驗證明,當頻率在1khz以下時,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、固定電阻的測量
1.萬用表測量電阻
用萬用表的電阻檔測量電阻時,先根據(jù)被測電阻的大小,選擇好萬用表電阻檔的倍率或量程范圍,再將兩個輸入端(稱表筆)短路調(diào)零,最后將萬用表并接在被測電阻的兩端,讀出電阻值即可。
在用萬用表測量電阻時應注意以下幾個問題:
①要防止用雙手把電阻的兩個端子和萬用表的兩個表筆并聯(lián)捏在一起,因為這樣測得的阻值是人體電阻與待測電阻并聯(lián)后的等效電阻的阻值,而不是待測電阻的阻值。
②當電阻連接在電路中時,首先應將電路的電源斷開,決不允許帶電測量。
③用萬用表測量電阻時應注意被測電阻所能承受的電壓和電流值,以免損壞被測電阻。例如,不能用萬用表直接測量微安表的表頭內(nèi)阻,因為這樣做可能使流過表頭的電流超過其承受能力(微安級)而燒壞表頭。
④萬用表測量電阻時不同倍率檔的零點不同,每換一檔都應重新進行一次調(diào)零,當某一檔調(diào)節(jié)調(diào)零電位器不能使指針回到0歐姆處時,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,測量誤差也較大,因而一般作粗略測量。數(shù)字式萬用表測量電阻的誤差比模擬萬用表的誤差小,但當它用以測量阻值較小的電阻時,相對誤差仍然是比較大的。
2.電橋法測量電阻
當對電阻值的測量精度要求很高時,可用電橋法進行測量。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可通過量程開關進調(diào)節(jié),rn為標準電阻稱為標準臂,rx為被測電阻,g為檢流計。測量時接上被測電阻,接通電源,通過調(diào)節(jié)k和rn,使電橋平衡即檢流計指示為零,讀出k和rn的值,即可求得rx的值。
圖1 電橋法測量電阻
3.伏安法測量電阻
伏安法是一種間接測量法,理論依據(jù)是歐姆定律r=u/i,給被測電阻施加一定的電壓,所加電壓應不超出被測電阻的承受能力,然后用電壓表和電流表分別測出被測電阻兩端的電壓和流過它的電流,即可算出被測電阻的阻值。
伏安法有如圖1(a)、(b)所示的兩種測量電路。
如圖2(a)所示電路稱為電壓表前接法。由圖可見,電壓表測得的電壓為被測電阻rx兩端的電壓與電流表內(nèi)阻ra壓降之和。因此,根據(jù)歐姆定律求得的測量值為r測=u/ix=(ux+ua)/ix=rx+ra>rx
圖3 伏安法測量電阻
如圖2(b)所示電路稱為電壓表后接法。由圖可見,電流表測得的電流為流過被測電阻rx的電流與流過電壓表內(nèi)阻rv的電流之和,因此,根據(jù)歐姆定律求得的測量值為
r測=u/ix=ux/(iv+ix)=rx∥rv<rx
使用伏安法時,應根據(jù)被測電阻的大小,選擇合適的測量電路;如果預先無法估計被測電阻的大小,可以兩個電路都試一下,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、電位器的測量
1.用萬用表測量電位器
用萬用表測量電位器的方法與測量固定電阻的方法相同,先測量電位器兩固定端之間的總體固定電阻,然后測量滑動端對任意一端之間的電阻值,并不斷改變滑動端的位置,觀察電阻值的變化情況,直到滑動端調(diào)到另一端為止。在緩慢調(diào)節(jié)滑動端時,應滑動靈活,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,否則說明滑動端接觸不良,或滑動端的引出機構內(nèi)部存在故障。
2,用示波器測量電位器的噪聲
如圖3所示,給電位器兩端加一適當?shù)闹绷麟娫矗?,e的大小應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,隨著電位器滑動端的調(diào)節(jié),水平亮線在垂直方向移動,若水平亮線上有不規(guī)則的毛刺出現(xiàn),則表示有滑動噪聲或靜態(tài)噪聲存在。
圖3 用示波器測電位器的噪聲
三、非線性電阻的測量
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,一般采用專用設備測量其特性。當無專用設備時,可采用前面介紹的伏安法,測量一定直流電壓下的直流電流值,然后改變電壓的大小,逐點測量相應的電流,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)境溫度有關時還應制造一定的外界環(huán)境。