【無料配信♪】Renta !全タテコミ作品第1話

高校生です。合成抵抗の測定値と計算値の違いがでますよね。みてみると直流だと計算値より測定値が大きく、逆に並列だと計算値より小さいんです。どうしてでしょうか?また、違いがでる原因とは何ですか?

A 回答 (1件)

最大の要因は、「測定器の中にも内部抵抗がある」といった「誤差要因」です。



「抵抗の測定」とは、測定対象に「測定器内蔵電池」から電流を流し、測定器内部の「分岐抵抗」に流れる電流を測定することが多いです。

説明すると長くなるので、とりあえずこんなサイトを見てください。かなり丁寧に説明しています。
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/elec/kairo/kei …

結論から言うと
(1) 測定には必ず「誤差」を伴う。測定原理固有の「誤差」がある。
(2) その誤差は「常に一定」ではなく、測定対象と測定器の構成や測定値によって変化する。
ことに起因します。

もちろん、「導線の抵抗」「接続部分の接触抵抗」「電池の電圧変動」といった「微少だが無視できないもの」の影響や、「目盛の読み取り誤差」といった「人間系」の誤差も付加されます。(「デジタル表示」の場合には「目盛の読み取り誤差」はありませんが、その場合には「桁落ち」といった誤差要因もあります)
こういった「ランダムに発生する誤差」は、繰り返し測定して平均値をとるとか、測定順序を逆にするとか、温度を一定に保つとか、「誤差をできるだけ排除するような手順」を工夫することで減らせます。

すべての科学に共通のことですが、「対象に外乱を与えることなく計測することは不可能」「観測とは、必然的に外乱を与えること」なのです。「どのような原理で測定しているのか」を考えることが重要です。
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Qテスターによる抵抗値の誤差が大きいわけ

デジタルマルチメーター等に比べてテスターで抵抗値を測定しようとすると1kΩ程度までは
カラーコードの読みとの誤差が大きくとても不便に思えます。
内部抵抗の小ささが関係しているのかとも考えたのですが、測定原理は測定抵抗と内部抵抗+接触抵抗を直列につないだ閉路に電流を流しその電圧から求めるみたいなのでデジタルマルチメーターとの差異がよく分かりません。

Aベストアンサー

いくつかの可能性があります。

1,抵抗を測定する際に指で端子に触れている。
(人間も並列する抵抗に化けるために指示値が変化する。)

2,抵抗自体の温度変化や、元々の誤差による表示違い。

3,テスターの精度による表示違い。

4,使用したテスターの電源電圧(内蔵電池)が低くなっており、表示に誤差が出ている。

5,デジタル回路向けのチップ抵抗にx1レンジで測定している。

6,テスターのメーターに物理的に異常が発生し、あるレベル以上になると、極端な誤差を表示する。

7,テスター内部の抵抗が変質してしまっている。

8,テスター使用の際、平坦に置くはずのテスターを立てて使っている。(指示誤差の原因)


他の方も言っているとおり、その2種類のテスターのメーカー名、型番と、抵抗の写真が欲しいところですね。

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ホイートストンブリッジの精度

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。

Aベストアンサー

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。

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Qデジタルテスターでの抵抗値の値が理論値と違う

 カラーコード「茶黒金金」の抵抗器の抵抗値をデジタルテスターにて測定をし、理論値である1.0Ω±0.5%以内になるはずなのですが測定値では1.20Ωと出てきてしまい誤差率が20%になっていました。
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 原因がわかる人がいましたらよろしくお願いします。

Aベストアンサー

 理由はいくつか考えられます。

(1)テスターの内部抵抗の影響
 テスターといえども、測定対象に全く影響を与えずに測定できる訳ではありません。抵抗を測定するときには、テスター内部の電源から供給した電流値(もしくはそれによって測定回路に発生する電圧値)を読み取っていると思います。このとき、テスター内部にも過電流保護抵抗などを含む測定のための回路、レンジ切替えスイッチ、テスト棒、測定対象の表面よごれによる接触抵抗などの様々な抵抗が加算されます。
 測定対象が「1オーム」という低い抵抗値の場合、これが結構影響します。少なくとも、テスター自身に既に0.5%以上の測定誤差が含まれていると思います。(ご質問文のように、テスターの表示器が小数点以下2桁なら、そもそも1オームに対して1%の精度でしか読み取れないし・・・)
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(注)お使いのテスターはデジタル式とのことですが、アナログ式を使う場合には、No.5さんのように測定する抵抗レンジごとに測定テスト棒を短絡させて「ゼロオーム」の補正をする必要があります。抵抗の測定に対する内部回路の影響とは、その程度微妙なものです。

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 従って、ある一定の確率で公称誤差の範囲外となることは十分あり得ます。

 理由はいくつか考えられます。

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 測定対象が「1オーム」という低...続きを読む

Q実験値と理論値の違いの要因

化学反応においては、しばしば化学反応式から得られる値(理論値)と、実験で

得られる値が、違う事が多い。反応が充分行われ無かった事かと思いますが、具体

的に考えられる要因は何か。

Aベストアンサー

どういう化学反応の実験をしているのか謎ですが。

「化学反応」の「実験」で「測定値」と「理論値」が異なる。

「化学反応」
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「実験」
:実験の設定ミスがないか?
 試料の計量ミス、反応条件の設定ミスなど。

「測定値」
:測定のミスがないか?
:実測されている値と検討している値の関係にミスはないか?
 計器で測定されている値から自分が検討している値まで計算ミス?

「理論値」
:理論に間違えはないか?
 副反応の平衡をいれるとずれているかも。

てな感じでどうでしょう?

Qオームの法則の実験で。。。

抵抗値を求める実験で電流を大きくすると、その実験値とオームの法則の値とがずれていくのはなぜですか???

Aベストアンサー

どのような構成で実験して、どちらの方向にずれたかが
わからないと答えにくいのですが…

一つの可能性として、抵抗体の発熱があります。
通常、温度が上がると、抵抗値が変化します。
強電流をかけると抵抗体自身から発熱し、値が変わってきます。

たとえば、私の手元に36Wの白熱電球があります。
100V、36Wから計算してみると抵抗値は280Ω程度になりますが、
弱電流で測ってみると25Ω程度にしかなりません。
電流が通り、発熱してから、280Ωになるのです。

カーボン抵抗(一般によく使われている抵抗)だと、
1℃あたり数百ppm(百万分の一)の抵抗変化が起こり得ます。
300ppm/℃だとすると、30℃違えば1%程度違ってきます。

Qオームの法則 レポートの考察についてどなたかアドバイスください。

オームの法則 レポートの考察についてどなたかアドバイスください。
中学でオームの法則の実験をしました。
考察を書きたいのですが、そのスペースがA4用紙2枚分もあり、苦戦しています。
目的は、オームの法則が成り立つか確かめる
そのために行った実験は、直流安定化電源と、可変抵抗器を用い、
(1)抵抗を一定にして、電圧の値を変え、電流計の値をよむ
(2)電圧を一定にして、抵抗の値を変え、電流計の値をよむ です。
実際に書いてみても、
目的の1つであるオームの法則が成立することを確かめるために、実験を行った。その実験は~省略。
そして、以下の実験結果が得られた。(ここにグラフ)
今、こんな感じで書いて、このあとに、この結果から比例~。など書きますが、自分の力じゃ到底、A4用紙2枚埋まりません。
どんなふうに書けばいいですか?どなたかアドバイスください。

Aベストアンサー

誤差について徹底的に調べると良いですね。
誤差にはどんな種類があり、自分の実験では、どんな誤差が考えられ、どのくらいの誤差が発生したのか。
誤差は大きく分けると、系統誤差と偶然誤差があり、系統誤差は測定器による誤差や理論的な誤差、個人誤差などがあり書きやすいと思います。偶然誤差はちょっと難しいかもしれません。
誤差だけのグラフを書くのも良いでしょう。
誤差は、誤差=測定値-計算値(または理論値)です。マイナスになることもあります。
%で表した、誤差百分率=((測定値-計算値)÷計算値)×100

参考
http://www.buturigaku.net/main02/Report/Reports062.html

Q遮断周波数のゲインがなぜ-3dBとなるのか?

私が知っている遮断周波数の知識は・・・
遮断周波数とはシステム応答の限界であり、それを超えると減衰する。
<遮断周波数の定義>
出力電力が入力電力の1/2となる周波数を指す。
電力は電圧の2乗に比例するので
Vout / Vin = 1 / √2
となるので
ゲインG=20log( 1 / √2 )=-3dB
となる。

ここで、なぜ出力電力が入力電力の1/2(Vout / Vin = 1 / √2)
となるのでしょうか?
定義として見るにしてもなぜこう定義するのか
ご存じの方いらっしゃいましたら教えて下さい。

Aベストアンサー

>ここで、なぜ出力電力が入力電力の1/2(Vout / Vin = 1 / √2)
>となるのでしょうか?
>定義として見るにしてもなぜこう定義するのか

端的に言えば、
"通過するエネルギー"<"遮断されるエネルギー"
"通過するエネルギー">"遮断されるエネルギー"
が、変わる境目だからです。

>遮断周波数とはシステム応答の限界であり、それを超えると減衰する。
これは、少々誤解を招く表現です。
減衰自体は"遮断周波数"に至る前から始まります。(-3dBに至る前に、-2dBとか、-1dBになる周波数があります)

Q電圧降下法による抵抗の測定

電圧降下法による抵抗の測定において、抵抗値Xの高低により電圧計の接続個所を変える理由がどうしても分かりません。

どうか理由を教えてください。

Aベストアンサー

電流計と電圧計との位置関係で、被測定抵抗値により電圧計を電流計の前に入れるか後に入れるかと言う質問と思い回答します。

電圧計の針が振れる為には電流が流れる必要があります。
その電圧計を流れる電流が被測定抵抗を流れる電流に比べ無視できる値であれば前後どちらに入れても構いません。
が、無視出来ない場合は前に入れるか後に入れるかを判断する必要があります。
同時に電流計には内部抵抗があり、そこを電流が流れると電圧降下が生じます。この電圧降下が抵抗の両端の電圧に比べ無視できるか否かにより電圧計の挿入位置が変わります。

特に0.5%誤差品の特級と呼ばれる電圧計、電流計の内部抵抗はほとんどの場合無視できない値です。

Q並列回路の合成抵抗の公式が1/R=1/R1+1/R2になる理由を教えてください

学校のレポートでこのような課題が出て調べてみたら公式はどこにでも載っていました。しかし、その理由(理論)がかいてあるところはどこもありませんでした。どうか助けて下さい。お願いします。

Aベストアンサー

抵抗の逆数は、いわば、電気の通り道の太さ、言い換えれば、ホースの太さです。
同じ力(電圧)でも、ホースが太ければ太いほど、それに比例して電気が沢山通るようになります。
逆にホースが細ければ、通りにくくなります。

1/R=1/R1+1/R2 という式は、電気が通る道が2つに枝分かれしているときに流れる電気の量は、2つの道の太さを合体した太さを流れる電気の量という同じ、という、当たり前のことを表わしている式です。

勿論オームの法則からでも、全く同じことが言えます。
E=R1i1 → i1/E=1/R1
E=R2i2 → i2/E=1/R2
E=Ri → i/E=1/R
ところが、i=i1+i2(2つの経路の電流の足し算)なので
1/R=1/R1+1/R2
いっちょあがり。


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