電気抵抗について

質問

電源と未知の抵抗を繋いだ回路に
電流計と電圧計を繋げて
電流計の値と電圧計の値から計算した抵抗値と
テスターで測定した抵抗値に違いがありましたが、

これは電流計と電圧計に内部抵抗により、誤差が生じたり
電線による電流の損失の為に起こる現象ですか？

回答No.7

htms42 · ベストアンサー

＞積層電池の誤差が原因ですね

「電池の誤差」とはどういう意味でしょうか。
積層乾電池を使われたようですので公称９Ｖですね。この９Ｖからのずれを誤差といっておられるのでしょうか。

テスターで電流、電圧を測定して計算した抵抗の値と直接抵抗値を測った値とが違っていたということですので９Ｖであるということは使われていません。ただ電池の内部抵抗は一緒に測られているはずです。
９Ｖであるということは使っていませんので積層電池が古いかどうかは関係ないと思います。

抵抗を直接測るときはテスターの内部電池から弱い電流を流していると思います。この場合、内部電池の起電力が落ちていると影響が出そうです。詳しいことを知りませんのでちょっと「？」なんですが抵抗を測るときに電流、電圧の２つを同時に測るという設定ではないと思います。
もしここで内部電池に対しては起電力の実測でない値が変換式の中に組み込まれていればずれが出ます。起電力が下がっていれば抵抗が大きい目に出ます。

注
化学電池の起電力は使うにしたがって値が下がっていきます。「放電特性」で調べられると載っていると思います。使い始めはたいてい公称起電力を超えています。使うにしたがって下がっていきます。これは電池の特性です。誤差という表現にはなじまないものです。

回答No.6

Mayday_Mayday

＞あと計算値が４５０Ωで測定値が４６３Ωでした。

誤差率を計算すると、
ε=(463-450)/450×100
=2.89%

デジタルテスターも種類にもよりますが、±1%程度の誤差はあると思います。電圧計、電流計もデジタルですか？アナログだとしても、恐らく、CLASS1.0（1.0級）という普通の測定用だと思いますので、許容誤差は±1%あります。
後は、積層電池の誤差ですね。
私は、安定化電源しか使ったことがないので詳しくは分からないのですが、例えば、公称値が９[V]、抵抗が450[Ω]だとすれば、電流は、
20[mA]流れます。(仮にこれが真の値だとします。)
しかし、電池の電圧や内部抵抗の影響で1%程度の誤差があったとします。
電圧=8.91[V]、電流=20[mA]とすると、
抵抗=8.91[V]÷20[mA]
　　=455.5[Ω]
実際は電流の値も変わっているはずですから、ちょっとした変動で、１～２%ぐらいの影響はでてしまいます。
計算自体も、四捨五入など有効数字によっては誤差が生じます。

お礼

すみません計算までしていただき、ありがとうございます。
後で調べたんですけど、
その実験の電圧計と電流計は使っておらず
デジタルテスターを電流計と電圧計の変わりに使っていました。

誤差の原因はデジタルテスターと
積層電池の誤差が原因ですね

回答No.5

Mayday_Mayday

＃４の回答に誤りが。

テスターの針の触れは、小さい方が目盛りが荒いので、読み取り誤差が大きい、でした。
指針は大きく右に触れたほうがよかったです。

それともデジタルテスターでしたか?

お礼

テスターはデジタルテスターです。

あと計算値が４５０Ωで測定値が４６３Ωでした。
そうなると、原因は積層電池は新品を使用してなかったので
積層電池のせいでしょうか？

回答No.4

Mayday_Mayday

なるほど、電圧と電流を別々に測ったのですね。
そうすると、大きな間違いがない限り、誤差といっても、非常に小さいですよね?
例えば、100Ωと102Ωのように、数％程度の誤差でしょうか?
この程度でしたら、やはり電圧計、電流計、テスターの機器自体の影響がほとんどだと思いますよ。
理想的には、測定器は、今回の抵抗のような、被測定回路に影響を与えないことになっていますが、実際は、測定器の内部抵抗は決してゼロではないので、微量ながら影響を与えてしまいます。

他に小さな影響を与えそうな原因は、
特にテスターに注目すると、テスターで抵抗を測るときは、ゼロオーム調整をしっかり行わなければ、そのまま誤差になります。抵抗を測定する場合は、テスターの内部の乾電池の電源が必要となりますので、電池が古いと、正しい値を示さないかもしれません。
指針の触れは、大きく触れすぎると、目盛りが荒くなるので、読み取り誤差を生じます。
多分、こんなところが、原因じゃないでしょうか?

補足の
＞この意味ってどういう事なんですか？？

この部分は、今回の実験では関係がありませんでした。
電圧と電流を同時に測った場合の測定器の内部抵抗の影響について書きました。
先ほど述べたように、電圧計の内部抵抗は非常に大きい抵抗です。ですから、電圧計には、ほとんど電流が流れません。でもちょっと流れる。
電源－電流計－電圧計－抵抗の回路図の場合、
電圧計は、被測定抵抗に並列に入れますから、電圧計の内部抵抗より小さい抵抗を測定する場合は、電流の大部分は、被測定抵抗に流れるので、電流計が示す電流の値と、抵抗に流れる電流の値はほぼ等しいので、誤差がほとんどありません。しかし、被測定抵抗が非常に大きいと、仮に、電圧計の内部抵抗と同じだったとすると、電流計で示した値が、１０ｍAだとすると、電圧計に５ｍA、抵抗に５ｍAと分流してしまい、半分の誤差が生じます。
・・・と、説明が長くなってしまいますので、割愛しますが、今回の場合は、関係ないと思いますので、気にしないでください。
混乱させてすみません。

回答No.3

shintaro-2

＞電源は積層電池９Vで直流です

　乾電池は電池の内部抵抗が大きい（特に006Pは）ため、
　流れる電流により電池の端子電圧が変動します。

>分からない事があります
（１）は、被測定抵抗値が、電圧計の内部抵抗と比べて大きいと誤差が大きくなります。なぜなら、電圧計の内部抵抗は大きいからです。
（２）は、被測定抵抗値が、電流計の内部抵抗値と比べて小さいと誤差が大きくなります。なぜなら、電流計の内部抵抗は非常に小さいからです。

電圧計は抵抗と並列接続なので、負荷抵抗が小さい場合は無視できますが、負荷が電圧計と同じレベルになってくると無視できません。

一方電流計は、負荷抵抗と直列なので負荷抵抗が大きい場合は無視できますが、負荷抵抗が小さくなると無視できないということです。

お礼

電圧計は分かるのですが
電流計の内部抵抗が小さいと大きいとでは数字的にはどう違うのでしょうか？

回答No.2

Mayday_Mayday

どういう抵抗で、どの程度の誤差が現れたのかにもよりますので、想像で回答します。
まず、テスターは、最近は性能もよくなってきたと思いますが、実験の測定には不向きです。ですので、測定器自体の誤差（器差、器械的誤差）が大きいかもしれません。

＞これは電流計と電圧計に内部抵抗により、誤差が生じたり

これは充分考えられます。
しかも被測定抵抗の値と指示計器（？）の内部抵抗によっては、半分以上誤差になってしまうことがあります。
想定回路の接続はどのようにしましたか?
文章では分かりにくいかもしれませんが、左から、
（１）電源、電流計、電圧計、抵抗
（２）電電、電圧計、電流系、抵抗
という2種類の接続が考えられます。

（１）は、被測定抵抗値が、電圧計の内部抵抗と比べて大きいと誤差が大きくなります。なぜなら、電圧計の内部抵抗は大きいからです。
（２）は、被測定抵抗値が、電流計の内部抵抗値と比べて小さいと誤差が大きくなります。なぜなら、電流計の内部抵抗は非常に小さいからです。

＞電線による電流の損失の為に起こる現象ですか？

多分、こんな小さな影響は、誤差には現れないのではないかと思います、今回の実験では。

分かりにくかったらすみません。

お礼

電流を測定するときは
電源、電流計、抵抗として

電圧を測るときは
電源、、抵抗、電圧計は抵抗に並列接続
として測りました。
分からない事があります
（１）は、被測定抵抗値が、電圧計の内部抵抗と比べて大きいと誤差が大きくなります。なぜなら、電圧計の内部抵抗は大きいからです。
（２）は、被測定抵抗値が、電流計の内部抵抗値と比べて小さいと誤差が大きくなります。なぜなら、電流計の内部抵抗は非常に小さいからです。

この意味ってどういう事なんですか？？
電圧計は内部抵抗が大きいから誤差が大きい
電流計は内部抵抗が小さいから誤差が大きい？？

回答No.1

kukineko

電源は直流ですか？
交流ですと負荷の種類により
力率が変化しますので単純にテスターで
測定した抵抗値と計算値は変わると思いますが？？

お礼

電源は積層電池９Vで直流です