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ステンレス・アルミニウム・タングステン・しんちゅう・銅・鉄を用いて、ケルビン・ダブルブリッジによる低抵抗の測定と電位降下法による低抵抗の測定の実験を行いました。それぞれの固有抵抗を求め金属の物理的性質(理論値)と比べて少々の誤差ならまだしも大幅に誤差が出てしまったものがありました。その原因として金属をはさむ器材の1部のネジがバカになっていました。他に誤差が生じてしまう理由が分かりません。教えてください。。

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A 回答 (1件)

大変申し訳ないですが,下のURLの図1を勝手に利用して,説明します.結局求める抵抗Rxは機器が理想的なら


Rx=(P/Q)*Rs
です.この式で与えられるとすると誤差の要因は(P/Q)の誤差,Rsの誤差でそれぞれをδ(P/Q),δRsとするとRxの相対誤差は
δRx/Rx=δ(P/Q)/(P/Q)+δRs/Rs
となります.
また,この条件である.P/Q-p/q=0が成立しない場合,
式(7)よりqr/(p+q+r)*(P/Q-p/q)がそのまま誤差になります.

低抵抗を測ろうとしてらっしゃるので,金属をはさむ器材の1部のネジがバカになっていました。は接触抵抗の増加を招き,この誤差は無視できないと思います.

参考URL:http://www.jeea.or.jp/j/gs02101/j_02101.html
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Q接触抵抗・熱起電力の発生~影響

只今機能性材料の特性評価というのを行っておりまして、4端子法を用いて、電気抵抗率、温度係数などを測定する実験を行っております。

本題ですが、この実験の時に「接触抵抗」及び「熱起電力」について、これらの発生メカニズム、及び電気抵抗の変化を測定する際に与える影響をご教授いただきたいです。

Aベストアンサー

接触抵抗
これは、まさにサンプルに電極を取り付ける取り付け方によるかと思います。
4端子測定だと、
・電圧端子に関しては、十分高インピーダンスの計器で電圧を測定すれば接触抵抗の影響は無視できる
・電流端子に関しては、接触抵抗による発熱、サンプル内部の電流分布に与える影響、を考慮する必要がある
かと思います。

熱起電力
異種材料を接合し、温度分布に不均一がある場合におきるかと。(特に温度を変化させながら測定する場合には、各部の温度が均一になりにくいので、影響は大きいかと思います。)
こちらは、電流端子に関してはほとんど影響は出ないでしょうが、電圧端子に関しては誤差の要因になるかと思います。(測定電圧のオフセットになるので)
対策としては、測定電流の極性を反転させながら測定し、起電力によるオフセットを相殺させる、という手がよく使われるようです。

Q計算値と理論値の誤差について

交流回路の実験をする前に、ある回路のインピーダンスZ(理論値)を計算で求めたあと、実験をしたあとの測定値を利用して、同じ所のインピーダンスZ(計算値)を求めると理論値と計算値の間で誤差が生じました。
そこでふと思ったのですが、なぜ理論値と計算値の間で誤差が生じるのでしょうか?また、その誤差を無くすことはできるのでしょうか? できるのなら、その方法を教えてください。
あと、その誤差が原因で何か困る事はあるのでしょうか?
教えてください。

Aベストアンサー

LCRのカタログ値に内部損失や許容誤差がありますが、この誤差は
1.Rの抵抗値は±5%、±10%、±20% があり、高精度は±1%、±2%もあります。
2.Cの容量誤差は±20% 、+50%・ー20% などがあり
3.Lもインダクタンス誤差は±20%で、
3.C・Rは理想的なC・Rでは無く、CにL分、Lに抵抗分の損失に繋がる成分があります。
これらの損失に繋がる成分は、試験周波数が高くなると、周波数依存で増大します。
また、周囲温度やLCRの素子自身で発生する自己発熱で特性が変化します。
測定器や測定系にも誤差が発生する要因もあります。
理論値に対する測定値が±5%程度発生するのは常で、実際に問題にならないように、
LCRの配分を工夫すると誤差やバラツキを少なく出来ます。
 

Q電力量計の誤差の原因

はじめまして。
早速ですが質問させていただきます。

電力量計の誤差はなぜ発生してしまうのでしょうか?
また、その補償法とはどのような物なのですか?
また、直流電力計と交流誘導型の性能にはどのような差があるのですか?
自分で検索して見たのですが、よくわからなかったもので・・・。もし詳しく載っているHPなどご存知でしたらそのアドレスを教えていただければ非常に助かります。
当方電気系は全くの素人なので、ごく初歩的な質問で恐縮ですがご教授していただける方がいらっしゃいましたらよろしくお願いします。

Aベストアンサー

>電力量計の誤差はなぜ発生…

電力量計に限らず、電気計器はすべて、ある範囲の誤差が許容されています。最大指示数、あるいは定格指示数に対し、5%とか、1%、0.5%などの許容定められています。
誤差が生じる原因は、
(1) 可動部の摩擦抵抗が、周囲の環境や経年により変化する。
(2) 内部の電気抵抗が、周囲の環境 により変化する。
(3) 製造時の工作精度が、完璧に同一ではない。
(4) 設置時の、水平、垂直精度が許容範囲を超えている。
などでしょうか。

>その補償法とはどのような物なのですか…

商取引用の電力量計であれば、『計量法』に基づき、一定年限ごとに校正し、検定を受けることが義務づけられています。

>直流電力計と交流誘導型の性能にはどのような差…

直流電力計は直流にしか、交流誘導型は交流にしか使用できません。

>全くの素人なので、ごく初歩的な質問で…

素人さんのご質問大歓迎なのがこのサイトのよいところですが、ご主旨はどういったことでしょうか。
たとえば、電気料が異様に高いので、メーターが狂っているのではないだろうか、などのことでしょうか。

>電力量計の誤差はなぜ発生…

電力量計に限らず、電気計器はすべて、ある範囲の誤差が許容されています。最大指示数、あるいは定格指示数に対し、5%とか、1%、0.5%などの許容定められています。
誤差が生じる原因は、
(1) 可動部の摩擦抵抗が、周囲の環境や経年により変化する。
(2) 内部の電気抵抗が、周囲の環境 により変化する。
(3) 製造時の工作精度が、完璧に同一ではない。
(4) 設置時の、水平、垂直精度が許容範囲を超えている。
などでしょうか。

>その補償法とはどのような物なのですか…
...続きを読む

Qホイートストンブリッジが四端子法に適さない理由

低抵抗を測定する際ホイートストンブリッジ法が適さない理由に接触抵抗やらの影響がよく挙げられ、
その改善法として四端子法が紹介されていますが、なぜホイートストンブリッジで四端子法が使えないのかよく分かりません。四端子法の解釈としては電流端子の抵抗r1、r2は電圧端子の外側にあるので無視でき、電圧端子の抵抗r3、r4は電圧計の内部抵抗Rに比べると十分小さいので、
電圧降下はほぼRに依存し、またRに比べて試料抵抗rが十分小さければ
電流はほぼ電圧計に流れず、正確に計測できるというものだと思うのですがこれならホイートストンブリッジの被測定抵抗も測定できるように見えます。
どなたかご教授お願いします。

Aベストアンサー

ご指摘のように、4端子法は電圧Vと電流Iの比V/Iにより抵抗を求めるものです。

「ホイートストンブリッジ法にこれを適用する」とは異質すぎて想像もできなかったが、質問者さんのサイトを見てなにを考えているかわかりました。

4端子法はRxの電圧を図るが、ホイートストンブリッジ法の電圧は2つの抵抗端の電圧である。

しかも、ホイーストンブリッジの対称としている電圧(ただし、実際は電流を検出する)は0にする。

したがって、ホイーストンブリッジで4端子法というのは的外れの話であり、指摘のサイトは何か基本的な勘違いをしている。

また、指摘のサイトでは4線式という言葉を使用しているが、電気ではこんな呼び方は聞いたことがない。

QCdsセルの動作原理について

フォトダイオードやフォトトランジスタ、Cdsセルについて調べているのですが、Cdsセルの動作原理がよく分からないのです。
もしよろしければ、このことについて詳しく説明してください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

CdSは半導体の一つです。
半導体とは、通常「伝導帯」には電子が無く「価電子帯」にのみ電子が存在します。
そのため、抵抗が大きいのです。
しかし、光が入ると電子は励起されて伝導帯にうつり、固体の中を自由に動き回れます。
これにより、電気抵抗値が下がるのです。

更に詳しい説明が欲しいのであれば参考URLをご覧下さい。

参考URL:http://um.phys.konan-u.ac.jp/edu/smcnbg.html#半導体と光の相互作用

Q可変交流電圧器

可変交流電圧器(スライダックでしたっけ?)はどういう原理で可変できるのでしょうか?
基本はトランジスターと同じなのでしょうか?
自作可能でしょうか?
できるのならば自作してみたいと思うのですが(素人です)、
その回路などが書いてある文献・Webページなどがあれば教えてください。
お願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。
スライダックスは、トランジスター回路ではありません。
トランスの2次側に沢山のタップを出してあって、それをスイッチで切り替えるものです。
2次巻線をつけずに1次巻線に直接タップを付けるオートトランス方式もあります。

昔、真空管アンプが大流行だった頃、トランスを自作するツワモノもいたので、不可能とはいいませんが、端子間の絶縁確保、摺動子で複数の端子がショートしないようにするなど、結構大変だと思います。

むしろ技術的には、一度整流して直流にしてまた交流に変えるAC-ACインバーターの方が作りやすいかもしれません。
ただ、可変範囲を広く取ると・・・結構きついかな?

Q零位法。

ホイートストンブリッジなどで使われている零位法。コレを上手く説明するにはどう言ったら良いですかね…?私の頭の中で大体は分かってるんですけど、いざ説明しろ、ってなると説明できなくて…。
お願いします。

因みに実験のレポートの理論に書くものです。

Aベストアンサー

「未知の物理量Xがあるときに、
量の判っている物理量Yを用意して
XとYの差が0になるように、Yを調節して数値を読み取る方法」かな、、。


検出器としては、差が0かどうか判別すればいいので、
・検出器の感度誤差が測定誤差にならない
・高感度の検出器を作ることができて、高分解能の測定ができる
といったところでしょうか。

質量測定に使う天秤、熱線温度計、ゼロビートやリサージュ波形を使った周波数測定、なども零位法かと。

Q電力計の原理について

単相電力計と三相電力計の原理について教えてもらえないでしょうか?

Aベストアンサー

アナログ計器の電力計では
通常の可動コイル型計器では永久磁石で磁界を作りその中にコイル(コイルA)を入れてコイルに作用する力(電流*磁界)をみています。
磁界の生成を電磁石(コイルB)にすれば、電磁力はコイルA,Bに流れる電流の積になります(電流力計型計器)。一方を電圧に、他方を電流に対応させれば、電圧*電流を測定することになり、電力計になります。これが単相電力計。
三相電力計は、単相電力計2個を使った2電力計法を一つの計器でやってます。メータの軸に、可動コイルと電磁石の組を二組取り付ければ、針を振る力はそれぞれの和(瞬時電力の和)になり、三相電力を直接指示できます。

デジタル型電力計も同様で、内部に電圧*電流を演算する回路を持っていて、演算結果の平均値を電力として表示しています。
単相の演算結果2個を足して三相電力を測定するのも同様。(デジタル型電力計では、測定部を三セット持っていて、三相四線に対応しているものもあります)

Q電流計の内部抵抗の要因

電流計の内部抵抗は何が原因になっているのですか。

Aベストアンサー

電流計は被測定系に直列に接続される関係から、極力内部抵抗を小さくされる必要が
あるのは質問者さんも承知の事項と思います。

原理は電圧計と同じですので、流れる電流量で可動コイルが反発力でメータを振らせ
ますからこのコイルの巻き線抵抗が内部抵抗となります。
*ちなみに、電流計の巻き線は太めにして内部抵抗を低くする工夫はされています。

簡単な説明サイト
http://wpedia.goo.ne.jp/wiki/%E9%9B%BB%E6%B5%81%E8%A8%88
 

Q磁場の強さの測定方法

磁場の強さを測定する方法にはどのようなものがありますか。

Aベストアンサー

直流か交流かもっと高周波か。非常に弱い磁場か強い磁場かで測定器(センサ)の種類が変わります。
SQUIDからMRセンサ、MIセンサ、フラックスゲートセンサ、ホール素子などは直流の低い磁場から計測出来ます。
単純なコイルやロゴスキーコイルなどは直流は計測できませんが交流磁場なら計測出来ます。電界も拾うのでシールディッドループ構造の磁界計測アンテナなどもあります。
1つのセンサで全てを計測できるものはありませんがホール素子などは一般的です。なお、温度ドリフトなどが問題になる場合もあります。市販の計測器には校正のためのゼロガウスチャンバが付属しています。(そこに入れてゼロ点を合わせます)

大雑把な計測の目安としては、地磁気以上のレベルか以下のレベルの測定かで方式が変わると思います。


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