4端子測定について教えて下さい。

4端子測定は電流を流すためのテストリードと電圧を測るためのセンスリードを別にすることで、
電圧計に流れる電流量を減らすことで、電圧計に流れる電流による誤差をなくすというものですよね？

これを見て思ったのですが、２本のセンスリードは２本のテストリードの間に配置しなければならないのでしょうか？

もし間でなかった場合、何を見ていることになるのでしょうか？

それと２本のセンスリード間の距離によって、試料の抵抗値が異なるつまり電圧値も異なるということはセンスリード間の距離が分かっていないと抵抗値を出すことが出来ないということなのでしょうか？

この３点よろしくお願い致します。

No.1 ベストアンサー 回答者： tance 回答日時： 2008/06/29 22:11

４端子測定法というのは、電圧計に流れる電流による誤差を減らすための

ものではありません。主に小さい値の抵抗に大電流を流す場合に用い
られる測定方法で、リード線の抵抗が無視できない場合にその誤差を
減らすための測定方法です。

電流を流す２本の線にも抵抗があります。例えば、0.1オームの抵抗を
考えてみましょう。0.1オームの抵抗からリード線が２本出ていますが、
この線の抵抗が0.005オームあったとしましょう。ここに10Aの電流が
流れているとしましょう。

0.1オームの抵抗自体には0.1Ω×10A = １V の電圧が生じていますが、
リード線の端では(0.1 + 0.005 + 0.005)×10 = 1.1V となり、10%の
誤差が出ます。

そこで、0.1Ωの抵抗自体にセンス線２本をつないだとします。
センス線にも同じ0.005Ωの抵抗がありますが、この線には電圧計に
流れる電流だけしか流れません。この電圧計の電流を1mAとすると
電圧計に加わる電圧は下記のようになります。
（0.005Ω + 0.005Ω)×0.001A + 0.1Ω×10A = 1.00001V

明らかに誤差が少なくなっています。

従って、メインの２本とセンス線２本のつながる位置については、
大電流が流れる部分の抵抗が大事であって、その値が判っていさえ
すればどこであっても構わない訳です。

No.3 回答者： miran_2006 回答日時： 2008/06/30 15:57

＃２さんが、ほぼ正解なのでちょっと付けたし。

で、流体や、ぐにゃっとした物体を想定して４Ｗ（Ｗはワイヤー）測定する場合には、電流線の＋と電圧線の＋、電流線の－と電圧線の－、を半田付けしちゃいましょう。
そして被試験体に突っ込めば正確に測れます。

一般的には、４Ｗ測定は、予め決まっている抵抗（シャント抵抗）に電流を流した時の電位を測定して電流値を測定する場合と、不明な抵抗を、予め決まっている電流（定電流電源などや安定化電源のＣＣ機能など）を流した時の電位を測定して抵抗値を測定する場合などに使われます。
例えば、前者なら電流のコントロール機器、後者ならリレーやスイッチなどの接触抵抗の測定などに使われます。

ポイントは、電流と電圧を必ず同じ点から分枝する。です。
端子台の接触抵抗でも数ｍΩはあるので微細な測定には無視できないですよ。
シャント抵抗などは、４Ｗタイプもありますので、電流制御したいならそれを使いましょう。

No.2 回答者： foobar 回答日時： 2008/06/30 06:33

4端子法を物性値（抵抗率など）の測定に使う場合でしょうか。

（4端子法は、サンプルと電圧計の間の接続線（端子を含む）に電流を流さないことで、電圧降下による電圧測定誤差を抑える測定方法、と捉えてよいかと思います。）

この場合には、電圧端子は、電流端子の間に配置します。
（それに加えて、電流端子周辺での電流集中の影響を防ぐために、電流端子の形状を工夫すると同時に、電圧端子との間隔が狭すぎないように注意する必要も出てくることがあります。）

電圧端子を電流端子の外側につけた場合、電流端子ー電圧端子間の資料が電圧計測線の一部に見えるような挙動になるかと思います。ただし、その部分にも電流が流れるでしょうから、その電流の影響が現われるかと思います。