Pomiar rezystancji metodą techniczną w układzie z „dokładnym pomiarem prądu” przedstawiono na rysunku
Rysunek 4
Rysunek 2
Rysunek 3
Rysunek 1
Pytanie z egzaminu CKE, czerwiec 2020 (arkusz EE.13-SG-20.06).
To jest właśnie układ z tzw. „dokładnym pomiarem prądu”, czyli tzw. układ techniczny pomiaru rezystancji, gdzie amperomierz włączony jest szeregowo z mierzoną rezystancją Rx, a woltomierz równolegle do tej pary. Takie rozwiązanie minimalizuje wpływ bocznikowania amperomierza na wynik pomiaru, co jest kluczowe przy małych rezystancjach, gdzie każdy mikroamper ma znaczenie. Prąd płynący przez amperomierz to dokładnie ten sam, który płynie przez Rx, więc wartość wskazywana przez amperomierz odpowiada rzeczywistemu prądowi przepływającemu przez mierzoną rezystancję. W praktyce, choćby na warsztatach czy w laboratorium, jeśli chcemy uzyskać jak najbardziej wiarygodny wynik przy pomiarze np. oporów uzwojeń, zawsze ustawiamy amperomierz w ten sposób. Warto pamiętać, że wg norm (np. PN-EN 61557), taki sposób połączenia jest zalecany w pomiarach, gdzie istotna jest dokładność prądu, a nie napięcia. To rozwiązanie sprawdza się też świetnie, gdy woltomierz ma bardzo dużą rezystancję wejściową – wtedy zaniedbujemy prąd przez woltomierz. Właśnie przez to ten układ nazywany jest czasem 'układem dokładnego pomiaru prądu'. Moim zdaniem, jeśli komuś zależy na precyzyjnym wyznaczeniu niskich wartości rezystancji, to ten sposób jest najbardziej rozsądną opcją.
W analizie układów pomiarowych do wyznaczania rezystancji metodą techniczną często pojawia się kilka wariantów podłączenia przyrządów pomiarowych. Niestety, częstym błędem jest nieuwzględnianie wpływu rezystancji wewnętrznej amperomierza oraz sposobu, w jaki woltomierz jest wpięty względem mierzonego elementu. W niektórych układach pojawia się problem bocznikowania amperomierza przez woltomierz – to powoduje, że prąd wskazywany przez amperomierz nie jest dokładnie tym, który płynie przez badaną rezystancję, tylko jest sumą prądów przez Rx i przez woltomierz. W efekcie, wyznaczona z prawa Ohma wartość rezystancji jest obarczona niekiedy znacznym błędem systematycznym. Zdarza się też, że ktoś wybiera układ, gdzie amperomierz jest umieszczony nie w bezpośrednim szeregu z badanym rezystorem, lecz przed lub za miejscem rozgałęzienia na woltomierz – to niestety całkowicie przekłamuje istotę „dokładnego pomiaru prądu”. W praktyce na warsztatach szkolnych czy w serwisie sprzętu często widzę, że ktoś bierze pierwszy lepszy schemat z internetu, nie analizując przebiegu prądu – a to poważny błąd. Moim zdaniem, żeby uniknąć wątpliwości, warto ćwiczyć rysowanie przebiegu prądów i sprawdzanie, czy amperomierz pokazuje dokładnie to, czego wymaga dana metoda. Z mojego doświadczenia wynika, że tylko układ z amperomierzem ustawionym szeregowo z Rx, przed odgałęzieniem do woltomierza, daje wiarygodne wyniki w praktyce. Wszystkie inne warianty, nawet jeśli na pierwszy rzut oka wydają się poprawne, prowadzą do powielania typowego błędu pomiarowego – szczególnie przy niskich rezystancjach, gdzie wpływ prądu bocznikującego woltomierz jest nie do pominięcia. Warto mieć to na uwadze w codziennej pracy elektryka czy technika.