开尔文（4 线）电阻测量

假设我们希望测量距离欧姆表很远的某个组件的电阻。这种情况会出现问题，因为欧姆表测量所有 电路回路中的电阻，包括连接欧姆表和被测元件的导线（Rwire）的电阻（Rsubject）：

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）），但是如果连接导线很长，和/或要测量的组件具有非常反正电阻低，线电阻引入的测量误差会很大。

在这种情况下测量对象电阻的巧妙方法是同时使用电流表和电压表。我们从欧姆定律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电压降，我们应该能够确定目标组件的电阻：

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（而不是电线的电阻）两端的电压降，所以计算出的电阻仅表示对象组件的电阻 (Rsubject)。

不过，我们的目标是从远处测量这个对象的抵抗力 ，所以我们的电压表必须位于安培表附近的某个地方，通过另一对包含电阻的导线跨过主体电阻连接：

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，从而再次将杂散电阻引入到测量电路中。然而，仔细检查后会发现根本没有任何损失，因为电压表的电线承载的电流很小。因此，将电压表连接到主体电阻两端的那些长导线将降低微不足道的电压，导致电压表的指示与直接跨主体电阻连接时几乎相同：

电压表不会测量主载流导线上的任何电压降，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）运动和/或电位计（零平衡）系统将电压表的电流保持在最低水平，则测量精度可能会进一步提高。

开尔文法

这种避免导线电阻引起误差的测量方法称为开尔文 , 或 4 线 方法。称为开尔文夹的特殊连接夹 旨在促进跨主体抵抗的这种连接：

在常规的“鳄鱼”式夹子中，钳口的两半在电气上彼此相同，通常在铰链点处连接。在开尔文夹中，两半钳口在铰接点彼此绝缘，仅在夹住被测对象的电线或端子的尖端接触。因此，通过“C”（“电流”）钳口半部的电流不会通过“P”（“电位”或电压 ) 钳口的一半，并且不会沿其长度产生任何引起错误的电压降：

使用不同接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，分流电阻器通过为每安培电流降低精确量的电压来充当电流测量设备，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的电流测量特别适合涉及特别大电流量级的应用。在此类应用中，分流电阻的阻值可能在毫欧或微欧的数量级，因此在全电流下只会降低适度的电压。

如此低的电阻与导线连接电阻相当，这意味着必须在这样的分流器上测量电压，以避免检测到载流导线连接上的电压下降，以免引起巨大的测量误差。为了电压表只测量分流电阻本身下降的电压，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：

精密标准电阻

在计量学（计量=“测量科学” ) 在精度至关重要的应用中，高精度“标准”电阻器还配备了四个端子：两个用于承载被测电流，两个用于将电阻器的压降传送到电压表。这样，电压表只测量精密电阻本身上的电压降，而不会测量载流导线或线对端子连接电阻上的任何杂散电压。

下图显示了一个 1 Ω 值的精密标准电阻器与一些其他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个较旧的（二战前）标准电阻器。该单元的电阻为 0.001 Ω，同样，四个端子连接点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，以及两个用于固定电压表（“电位”）电线的小旋钮：

感谢位于华盛顿州埃弗雷特的福禄克公司允许我在他们的主要标准实验室拍摄这些昂贵且有些稀有的标准电阻器。

需要注意的是，电阻测量使用两者 电流表和电压表存在复合误差。由于两种仪器的准确性都会影响最终结果，因此整体测量准确性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%，电压表也精确到 +/- 1%，任何依赖于两种仪器指示的测量都可能不准确多达 +/- 2%。

用标准电阻代替电流表可以获得更高的精度，用作电流测量分流器。标准电阻器和用于测量电压降的电压表之间仍然存在复合误差，但这将小于电压表 + 电流表布置，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，电路看起来像这样：

上述电路中的所有载流线都以“粗体”显示，以便于将它们与连接电压表跨两个电阻（Rsubject 和 Rstandard）的电线区分开来。理想情况下，使用电位计电压表以确保通过“电位”线的电流尽可能小。

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，使其向电路提供恒定电流，如上图所示（当然，在电路的能力范围内）。用数字万用表测量直流电压，测量电路中各点的电压降。

如果您知道电线尺寸，您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。这可以是一种快速有效的方法，可以找到暴露在元件中的接线不良，例如拖车的照明电路。它也可以很好地用于未通电的交流导体（确保交流电源无法打开）。

例如，您可以测量电灯开关两端的电压降，并确定开关的接线连接或开关的触点是否可疑。为了最有效地使用这种技术，您还应该在新制作的相同类型的电路之后进行测量，以便您对“正确”值有一种感觉。如果您在新电路上使用这种技术并将结果记录在日志中，那么您将获得宝贵的信息，以便在未来进行故障排除。

相关工作表：

• 欧姆表 - 开尔文工作表
• 电流表 - 开尔文工作表
• 直流电机 - 开尔文工作表