정밀 4선식 저항 측정: 켈빈(Kelvin) 방법

부품 및 재료

• 6V 랜턴 배터리
• 전자석 코일 또는 양단에 접근 가능한 긴 전선 릴
• 5A 이상 측정 가능한 정밀 전류계 (권장)

이상적으로는 전압계와 전류계 두 대를 사용하는 것이 좋습니다. 멀티미터 한 대만 있다면 전류/전압 모드를 전환하며 사용할 수 있지만, 배터리 방전을 막기 위해 신속하게 측정값을 기록해야 합니다.

참조 자료

Lessons In Electric Circuits, Volume 1, Chapter 8: "DC Metering Circuits" (직류 계측 회로)

학습 목표

• 켈빈(4선식) 저항 측정의 동작 원리 이해
• 일반 시험 장비로 저저항을 정확하게 측정하는 방법 학습

회로도

실물 배선도

실험 방법

대부분의 옴미터는 미소 전압을 가하고 흐르는 전류를 측정해 저항을 구합니다. 저저항 시편의 경우 미터 자체 리드 저항이 지배적이 되어 큰 오차를 유발합니다. 켈빈 방식은 전류 통전 리드와 전압 감지 리드를 분리함으로써 이 문제를 해결합니다.

1. 저저항 시편을 선택합니다. 이전 장의 전자석 코일이나 양단에 접근 가능한 전선 릴이 적합합니다.
2. 6V 배터리를 시편에 연결합니다. 전류계를 시편과 직렬로 연결해 흐르는 전류를 측정합니다. 전류계 레인지가 최소 5A 이상으로 설정되어 있는지 확인하여 손상을 방지하세요.
3. 두 번째 미터가 있다면 전압 모드로 전환해 시편 단자 양단에 연결합니다. 전류와 전압을 동시에 기록하세요. 미터가 한 대뿐이라면 먼저 전류를 기록한 뒤 회로를 차단하고, 전압 모드로 전환해 배터리를 다시 연결한 후 전압을 기록합니다.
4. 옴의 법칙 R = V / I를 사용해 시편 저항을 계산합니다. 전압이 시편 양단에서만 측정되므로 리드 저항이 계산에서 제외됩니다.

경고

전류계는 시편이 쇼트에 가까울 때 흐를 수 있는 큰 전류를 견디기 위해 최소 5A 측정 능력이 있어야 합니다. 배터리를 필요 이상으로 오래 연결하지 마세요. 급속 방전과 측정 드리프트를 방지하기 위함입니다.

관련 워크시트

• Basic Ohmmeter Use Worksheet