「四點量測原理」在電子線路測量中扮演著關鍵角色。這種技術也稱為四端測試法或開爾文測量法,主要用於精確測量電阻阻值。根據歐姆定律,通過測量電阻兩端的電壓V和流經電阻的電流I,可以計算出電阻阻值。這種測量方法能夠繞過導線壓降的影響,對於低電阻值如0.01Ω的測量尤其有用。」
四端點測量技術
原理與應用
四端點測量技術是一種高精度的電阻測量方法,主要用於電阻阻值的精確測量,尤其是對於低電阻值的測量。根據歐姆定律,電阻的阻值可以通過測量電壓和電流來計算。對於高電阻值(例如\(1K\Omega\)至\(100K\Omega\)),使用三用電表可以直接得到準確的測量結果。然而,當電阻值降低至\(0.01\Omega\)時,傳統的二線式測量法會由於導線本身的電阻而導致測量不準確。


四端點測量電路
為瞭解決導線電阻造成的測量誤差,四端點測量使用了一種特殊的電路架構,如右圖所示。該電路由一個外部電源、一個安培計(用於測量電流)、一個伏特計(用於測量電壓)和兩個電阻器R1和R2組成。由於伏特計的阻抗很高,因此它對流經R1的電流影響可以忽略不計。這樣的電路設計能夠提供準確的電壓和電流測量,進而得到精確的電阻值。
低電阻測量的挑戰與解決方案
當待測電阻接近或小於導線電阻時,導線電阻對測量的影響不容忽視。在這種情況下,使用四端點測量技術是解決問題的有效方法。四端點測量能夠消除或減少導線電阻對測量的影響,從而獲得更準確的電阻值。此外,使用高阻抗的伏特計也是減小測量誤差的重要因素。
改過頭的文字
四端電測高精確,歐姆定律它遵循
四端電測法,又叫做四端點測量技術,是一種電子電路中精確測量電阻阻值的方法。它根據歐姆定律的公式來計算電阻值,公式大家應該都很熟悉了:R=V/I這個定律指出,電阻的阻值R可以通過測量電阻兩端的電壓V和流經電阻的電流I來得到。當電阻值在\(1K\Omega\)到\(100K\Omega\)之間時,使用一般的萬用電表就能得到準確的數據。但當電阻值降低到\(0.01\Omega\)以下,情況就變得棘手了。電表顯示的數據可能會是\(0\Omega\)或者\(0.1\Omega\),這讓我們很難確定該相信電表還是電阻器上的標示值。
四端電測電路,高阻抗伏特計是關鍵
為了避免導線電阻對測量結果的影響,四端電測法採用了一種特別的電路設計。如上圖所示,電路包括一個外加電源、兩個電阻器R1和R2、一個安培計(測量電流),以及一個高阻抗的伏特計(測量電壓)。由於伏特計的阻抗很高,它對流經R1的電流幾乎沒有影響。這樣的高精度測量電路對於測量低電阻值是很有必要的。
四點量測原理是一種常用於測量電阻和電導率的方法。它基於安培定律和歐姆定律,通過對試樣施加一個恆定的電流,並測量兩個不同位置上的電壓來計算電阻或電導率。
該原理是基於以下假設:
- 試樣是均勻的,且其尺寸較小以保證測量的精確度。
- 測量電流在試樣中均勻分佈,且試樣的電阻對測量電流不產生明顯影響。
- 測量電壓時,電流在測量點的附近沒有分流。
- 測量電壓時,測量點間的電阻可以忽略。
四點量測原理的步驟如下:
- 將測量電流通過試樣,確保電流在試樣中均勻分佈。
- 使用兩個電壓探針測量試樣上的電壓,這兩個探針應該足夠接近且不會對電流產生幹擾。
- 計算電阻或電導率,根據安培定律和歐姆定律,使用以下公式:
VAB = I * R
其中,VAB 是兩個測量點間的電壓差,I 是通過試樣的電流,R 是試樣的電阻。
根據測量電阻還是電導率,可以使用以下公式計算:
R = VAB / I
或
σ = I / VAB
其中,σ 是試樣的電導率。
總結來説,四點量測原理是一種精確測量電阻和電導率的方法,通過對試樣施加一個恆定電流並測量兩個電壓來進行計算。該原理基於安培定律和歐姆定律的假設,並且需要保證試樣均勻且尺寸較小,以獲得準確的結果。
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