Ohmmetros
Princípios dos ohmímetros. Medição de resistência a quatro fios (método kelvin)
Suponha que queiramos medir a resistência de um componente localizado a uma distância significativa do ohmímetro. Essa é uma situação complicada porque o ohmímetro mede TODA a resistência do circuito, o que inclui a resistência dos fios de conexão (Rwire) e a resistência do objeto (Rsubject):
Normalmente, a resistência dos fios é muito baixa (apenas alguns ohms por cem metros de fio, dependendo da seção transversal do fio), mas se os fios de conexão forem muito longos ou se (Rsubject) tiver um valor baixo, o erro introduzido pelos fios de conexão será substancial.
Lei de Ohm . Portanto, devemos ser capazes de determinar a resistência medindo a corrente através dela e a queda de potencial:
A corrente é a mesma em todos os pontos do circuito, pois todos os elementos estão em série. Como estamos medindo apenas a queda de tensão através do objeto medido (e não as resistências dos fios), a resistência calculada é indicativa do valor real da resistência (Rsubject).
O voltímetro deve estar localizado a uma distância, portanto, nosso voltímetro deve, de alguma forma, estar localizado próximo ao amperímetro, ou seja, conectado a (Rsubject) por meio de fios que tenham uma resistência.
Aparentemente, introduzimos um erro sistemático, pois o voltímetro agora precisa medir uma queda de tensão em um longo par de fios resistivos, o que introduz uma resistência externa no circuito. No entanto, se estudarmos cuidadosamente, veremos que não perdemos nenhuma precisão, pois a corrente através do voltímetro tem um valor muito pequeno. A queda de tensão nos cabos do voltímetro é insignificante, e a indicação do voltímetro é praticamente a mesma como se tivesse sido conectado diretamente a (Rsubject).
Qualquer queda de tensão nos cabos de corrente não será medida pelo voltímetro. A precisão da medição pode ser melhorada se a corrente do voltímetro for reduzida ao mínimo.
Método de quatro fios ou Kelvin. Existem pinças especiais (chamadas pinças Kelvin) disponíveis para facilitar esse tipo de conexão a um resistor.
Esquema da pinça Kelvin, ohmímetro]
Esquema de pinças kelvin, ohmímetro
Metrologia: foto da pinça kelvin, ohmímetro]
Metrologia: foto de pinças kelvin, ohmímetro
O mesmo princípio de usar diferentes pontos de contato para corrente e tensão para a condução de corrente e medição da queda de potencial é usado para medir altas correntes; nesse caso, a resistência é calibrada (shunt{.glos}). Conforme mencionado acima, o resistor shunt funciona como um instrumento de medição de corrente, diminuindo uma certa quantidade de tensão para cada ampere de corrente que passa por ele; a queda de tensão é então medida por um voltímetro. Dessa forma, um resistor shunt calibrado “converte” um valor de corrente em um valor de tensão proporcional. Portanto, a corrente pode ser medida com precisão medindo-se a tensão através do shunt:
A medição de corrente por meio de um resistor de derivação é particularmente adequada para a medição de correntes muito altas. Para essas aplicações, a resistência de shunt deve ser da ordem de miliohms ou microohms, de modo que a queda de tensão seja baixa em relação ao valor da corrente. Esses valores baixos de resistência são comparáveis às resistências das conexões dos cabos de alimentação, o que significa que a medição da queda de potencial deve evitar a medição da queda de tensão nas conexões do resistor aos cabos de alimentação. Para garantir que o voltímetro meça somente a queda de tensão através do próprio shunt, sem influência de quedas de potencial devido às conexões, os shunts geralmente são equipados com quatro conexões: