第9节 开尔文（4 线）电阻测量(修订中)
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假设我们希望测量距离我们的欧姆表 (opens new window)很远的某个组件的电阻。这种情况会有问题，因为欧姆表测量电路回路中的_所有_电阻，其中包括将欧姆表连接到被测组件（R主题）的导线（R线）的电阻：
通常，导线电阻非常小（每百英尺只有几欧姆，主要取决于导线的规格（尺寸）），但如果连接线很长，和/或待测组件具有非常无论如何低电阻，导线电阻引入的测量误差将很大。
在这种情况下测量对象电阻的一种巧妙方法涉及使用电流表和电压表。我们从欧姆定律 (opens new window)知道电阻等于电压除以电流（R = E/I）。因此，如果我们测量通过它的电流和通过它的电压降，我们应该能够确定主题组件的电阻：
电路中所有点的电流都相同，因为它是一个串联回路。但是，因为我们只测量对象电阻上的电压降（而不是电线电阻），所以计算出的电阻仅表示对象组件的电阻（R subject）。
_然而，我们的目标是从远处_测量这个对象电阻，所以我们的电压表必须位于电流表附近的某个地方，通过另一对包含电阻的导线跨接对象电阻：
起初，我们似乎失去了以这种方式测量电阻的任何优势，因为电压表现在必须通过一对长（电阻）线测量电压，从而将杂散电阻再次引入测量电路。然而，经过仔细检查，我们发现根本没有任何损失，因为电压表的导线承载着微乎其微的电流 (opens new window)。因此，将电压表连接到对象电阻上的那些长导线将降低微不足道的电压，从而导致电压表的指示与直接连接到对象电阻上的电压几乎相同：
电压表不会测量主载流导线上的任何电压下降，因此根本不考虑电阻计算。如果通过使用高质量（低满量程电流）移动和/或电位（零平衡）系统将电压表的电流保持在最低限度，则可以进一步提高测量精度。
# 1. 开尔文法
这种避免由导线电阻引起的误差的测量方法称为_Kelvin_或_4 线_法。_制造称为Kelvin 夹_的特殊连接夹以促进这种跨主体电阻的连接：
在常规的“鳄鱼”式夹子中，下颌的两半在电气上彼此共用，通常在铰接点处连接。在开尔文夹中，两半颚在铰接点处相互绝缘，仅在它们扣住被测对象的电线或端子的尖端接触。因此，通过“C”（“电流”）半颚的电流不会流过“P”（“电位”或_电压_）半颚，并且不会沿其长度产生任何导致误差的电压降：
使用不同触点进行电流传导和电压测量的相同原理用于测量大量电流的精密分流电阻器。如前所述，分流电阻器用作电流测量设备，通过为流过它们的每安培电流降低精确量的电压，电压降由电压表测量。从这个意义上说，精密分流电阻器将电流值“转换”为成比例的电压值。因此，可以通过测量分流器两端的电压降来准确测量电流：
使用分流电阻器和电压表进行电流测量特别适合涉及特别大电流的应用。在此类应用中，分流电阻器的电阻可能在毫欧或微欧的数量级，因此在全电流下只会下降适量的电压。
如此低的电阻与导线连接电阻相当，这意味着在这种分流器上测量的电压必须以这样的方式进行，以避免检测到载流导线连接上的电压降，以免引起巨大的测量误差。为了使电压表只测量分流电阻本身的压降，而没有任何来自导线或连接电阻的杂散电压，分流器通常配备_四个_连接端子：
# 2. 精密标准电阻器
在计量（计量学=“测量科学”）应用中，精度至关重要，高精度“标准”电阻器还配备了四个端子：两个用于承载测量电流，两个用于将电阻器的电压降传送到电压表。这样，电压表仅测量精密电阻本身的压降，而不会在载流导线或线对端子连接电阻上压降任何杂散电压。
下图显示了一个 1 Ω 值的精密标准电阻器与其他几个标准电阻器一起浸入温控油浴中。注意电流的两个大的外部端子和电压的两个小连接端子：
这是德国制造的另一种较旧的（二战前）标准电阻器。该单元的电阻为 0.001 Ω，四个端子连接点也可以看作是黑色旋钮（每个旋钮下方的金属垫，用于与电线直接金属对金属连接），两个大旋钮用于固定载流电线和两个用于固定电压表（“电位”）电线的较小旋钮：
感谢位于华盛顿州埃弗雷特的 Fluke Corporation 允许我在他们的主要标准实验室拍摄这些昂贵且有些罕见的标准电阻器。
应该注意的是，_同时_使用电流表和电压表测量电阻会产生复合误差。由于两种仪器的精度都会影响最终结果，因此总体测量精度可能比单独考虑的任何一种仪器都要差。例如，如果电流表精确到 +/- 1%，而电压表也精确到 +/- 1%，则任何依赖于这两种仪器指示的测量可能不准确 +/- 2%。
用标准电阻器代替电流表，用作电流测量分流器，可以获得更高的精度。标准电阻器和用于测量电压降的电压表之间仍会存在复合误差，但这将小于电压表 + 电流表的布置，因为典型的标准电阻器精度远远超过典型的电流表精度。使用开尔文夹与对象电阻连接，电路如下所示：
上述电路中的所有载流导线均以“粗体”显示，以便轻松将它们与连接电压表的导线穿过两个电阻（R主题和 R标准）。理想情况下，电位电压表 (opens new window)用于确保通过“电位”导线的电流尽可能少。
开尔文测量是一种实用工具，可用于查找电路中的不良连接或意外电阻。将直流电源连接到电路并调整电源，使其为电路提供恒定电流，如上图所示（当然在电路的能力范围内）。使用设置为测量直流电压的数字万用表，测量电路中各个点的电压降。
如果您知道电线尺寸，则可以估计您应该看到的电压降，并将其与您测量的电压降进行比较。这是一种快速有效的方法，可以快速有效地发现暴露在元件中的接线不良连接，例如拖车的照明电路。它也适用于未通电的交流 (opens new window)导体（确保无法打开交流电源）。
例如，您可以测量灯开关上的电压降，并确定与开关或开关触点的接线是否存在问题。为了最有效地使用这种技术，您还应该在新制作相同类型的电路后测量它们，以便您对“正确”值有感觉。如果您在新电路上使用此技术并将结果记录在日志中，那么您将获得宝贵的信息以供将来进行故障排除。
相关练习：
# 3. 总目录
一次校对：向导协作团队 --- 李坤 (opens new window)