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ホイートストンブリッジで測定すると、精度がよいと聞いたのですが、それはなぜなんでしょうか?その理由を教えてください。お願いします。

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A 回答 (4件)

イメージとしてです。



初歩的な電気知識がある仮定で説明します。
回路図は省略しますが、回路の説明に前にキルヒホッフの法則を薄っぺらで良いですから、わかっていれば良いです。(特に第二法則)
この回路の真ん中の電流値がゼロ(*1)の時にホイートストーンブリッジの関係式で成立します。電気では電圧・電流・抵抗の3つの影響が発生するのに、
この回路では、抵抗だけです。よって、不安定要素が少ないのです。

*1これは、ここに電流が流れていないのではなく、上から5の力が流れているとしたら、下からも5の力が流れていて、結局、見た目は流れていないという事です。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。よくわかりました。

お礼日時:2001/10/19 18:41

 みなさんがおっしゃっているように、測定要素が少ない


ことも精度が良くなる理由ですが、何よりも電流計・電
圧計を接続していないことが、精度が良くなる最大の理
由です。

 電流を測定しようとして電流計を接続すれば、電流計
自身の内部抵抗により、接続前より電流は小さくなりま
す。電圧を測定しようとして電圧計を接続すれば、電圧
計にも電流が流れるため、接続前より電圧は小さくなり
ます。 
 これらの誤差は、電流計・電圧計を用いる限り、絶対
避けられません。

 ホイートストンブリッジならば、理論的な誤差はあり
ません。

 もちろん、実験ですから誤差を0にすることは不可能
ですが・・・
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一応、基本のホイートストンブリッジで未知の電気抵抗を既知の抵抗と比較して測定する回路と計算式および測定法は、ご存知のものとして説明します。



当然、既知の抵抗値は、精度が高い物とします。
計算式は、電源電圧を含みませんから、電圧の値は、測定値に関係ありません。
検流計の電流が限りなく0のときを読み取るわけですから、検流計は、高感度の物が使用できます。
以上の条件のとき上記の理由で精度が高いといえると思います。
なお、検流計は、最初から高感度だと不平衡電流が大きいときに振り切って壊すことがありますから、低感度から初めて徐々に感度を上げていく注意が必要です。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
実験ではエレクトロニック検流計というのをつかったのですが、感度を低くしてからやっていたのですが、振り切ってしまいそうになり、どきどきの実験でした。

お礼日時:2001/10/19 18:39

全然自信が有りませんが...



図は省略します。
ホイートストンブリッジは検流計の値が0になったとき、
Z1・Z3=Z2・Z4であるといったやつですよね。

検流計の値が0にするという点がミソだと思います。
一般に指示計器(ここでは検流計)は可動部を持ちますから、
その指示は必ずしも正確ではありません。
だから検流計感度のみを信頼し、電流が流れているか、流れていないかのみを
問題とする。このような計測システムをゼロ点法といいます。

上記式のとおり、計算に電流は一切出てきません。
ですから電流の値の精度は考慮しなくてもいいことになります。
ということは、既知の抵抗の精度のみが計測に影響することになるので、
充分な精度を持つ抵抗を使えば、より精密な計測ができることになります。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。抵抗値が正確だと、精度はいいということなんですね。

お礼日時:2001/10/19 18:34

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>電位降下法の実験で白熱電球の電流と電圧の値を計り、それから抵抗値を求めました。

実験結果はどのようになったのでしょうか。

あるところで見たのですが、60Wの白熱電球でのデータでは下記のようになっていました。
(概略値です)

  電圧  電流  抵抗値  
  100V  0.6A  167Ω
   50V  0.4A  125Ω     
   10V  0.2A   50Ω

>考察課題に「白熱電球に流れる電流の値と、電球に加えた電圧の値は比例しない。その理由を述べよ」とあります。

上記のデータを見ると解りますが、電圧と電流の値は比例していません。

もし比例しているのであれば

  電圧  電流  抵抗値  
  100V  0.6A  167Ω
   50V  0.3A  167Ω     
   10V  0.06A  167Ω

のようになるはずです。

即ち、抵抗値が一定である必要があります。

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『この比例関係が保たれていない』事が主題だと思います。

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温度が低いと抵抗値は小さく、温度が高くなると抵抗値が大きくなります。

★タングステンに電圧を印加し電流が流れるとタングステンは発熱し、電圧を上げていくと温度も上昇します。

>電位降下法の実験で白熱電球の電流と電圧の値を計り、それから抵抗値を求めました。

実験結果はどのようになったのでしょうか。

あるところで見たのですが、60Wの白熱電球でのデータでは下記のようになっていました。
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   10V  0.2A   50Ω

>考察課題に「白熱電球に流れる電流の値と、電球に加えた電圧の値は比例しない。その理由を述べよ」とあります。

上記のデータを見ると...続きを読む

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