Эталон сопротивления

[Lavr]

Один знакомый тут мне по случаю посоветовал книгу почитать:
Льюис Дартнелл Цивилизация с нуля: Что нужно знать и уметь, чтобы выжить после всемирной катастрофы.

Откровений в ней особых я не увидел, это не справочник выживальщика, хотя местами довольно интересно и неожиданно подается материал.

Но книжка эта вновь напомнила мне одну задачу, к которой я неоднократно возвращаюсь
с 1987 года (тогда я её решил, но не строго, почему и возвращаюсь).

Предположим: любой из нас с набором знаний по электротехнике оказывается в ситуации "после всемирной катастрофы".

У нас есть: источники питания неизвестного напряжения (не более 12В для определенности).
Как сделать источник питания в экстремальной ситуации - здесь есть целая ветка.
У нас есть: провод (р - неизвестно) скажем, медный. Размеры мерять можем. Провода в достатке.
У нас есть: провод высокоомный (р - неизвестно) и графитовые стержни от карандашей - можем сделать резисторы
неизвестного номинала.
Можем сделать простейший гальванометр следующего типа:

gmetr.gif

Чтобы хотя бы приблизительно что-то измерять гальванометр следует откалибровать хотя бы примерно.

И вот тут возникает самый интересый момент: нужен либо эталон напряжения, либо эталон сопротивления.

Эталон напряжения (насколько я знаю) для таких условий устройство весьма сложное.
Остаётся - эталон сопротивления. С ним, казалось бы, проще:
1 Ом есть сопротивление столба ртути высотой 106,3 см с поперечным сечением 1 мм^2 при температуре 0° С.

Но, я думаю, и в обычных домашних условиях этот эталон воспроизвести весьма трудно, не говоря уже о
более экстремальной ситуации.

Значит краеугольный камень всей задачи - как определиться с каким-либо точно известным, но более
простым, пусть даже менее точным эталоном сопротивления.

Возможно, кто-либо знает какую-либо хитрость или интересный приём для подобной ситуации?

[Lavr]

В общем приспичило мне повторить этот опыт с компасом, обмотанным 10-ю
или 25-ю, или 100, или 200 витками медного провода (везде по-разному пишут).

1b6bf60d841.jpg

Интересна чувствительность этого гальванометра, где-то пишут 20..30 mA на
полный поворот стрелки, а где-то пишут, что и 1 mA он заметно чует...

Пошел я компасы покупать и купил 2 таких:

levenhuk_compass.gif

И два вот таких:

new-style.gif

Притащил я их домой и стал смотреть, что они показывают...
Собственно, я когда покупал, видел, что показывают они неодинаково, но всё же
надеялся, что из 4-х хоть один будет годный.
Оно, впрочем, так и случилось: из 4-х один пытается что-то показывать.
По крайней мере, стрелка поворачивается примерно в одну сторону...
Три других показывают стрелкой туда, куда их повернёшь.

Но тут по случаю ко мне друг заехал в гости, у него "компас" в Айфоне встроен.
Повертели мы это дело и выяснили, что один из компасов показывает красным
концом стрелки примерно туда, где Айфон "видит" север.
Три остальных компаса показывают вобще фиг знает что, хотя на лезвие ножа
стрелки всех 4-х компасов реагируют одинаково - поворачиваются к нему, но
если лезвие убрать, замирают в этом положении.
Чертовы китайцы и на компасах народ обжулить норовят...


P.S. Кстати, в ситуации, когда у меня не было приборов, но надо было померять, я не стал играть
с компасами, а "сжульничал" - купил в магазине стрелочный индикатор уровня записи от магнитофона.

[Lavr]

У кого эти компасы рабочие, как-то примерно вот так они из них гальванометр делают:

compass_galvanometer.jpg

Или вот так:

needle_galvanometer.JPG

Этот вариант, как пишут, как раз и обладает чувствительностью примерно 1 мА.

Мотают около 100 витков медного провода d = 0.2 mm на картонный цилиндр D = 40 mm.
Ориентировочно сопротивление такой обмотки составяет 7...8 Ом, что весьма неплохо для
измерителя тока.

 OFFTOP ПРО ИНДИКАТОРЫ УРОВНЯ ЗАПИСИ

К моему большому удивлению, стрелочные индикиторы уровня записи магнитофонов оказались
весьма высокомными: 2.5...5 кОм, но и чувствительность может достигать 50 мкА на шкалу.

indikator_m476_1.jpg

Хотя чаще всего 100...300 мкА на шкалу при погрешности +/-5%.

Собственно, любой из токовых измерителей далее калибруют по образцовому амперметру.
Ну а если таковой недоступен, вот тут-то и требуются образцовые эталонные сопротивления.

[Shaos]

Непонял зачем эта тема приторочена в голову топика - отторочил

[Lavr]

Чтобы каждый, кто заглянул и прочитал - подумал, возможно, у него есть какие либо мысли
или хитрости на этот счет.
А иначе тема просто вниз опустится и будет просто не видна...

[Shaos]

А - дык вопрос ещё актуален? Мне просто лениво вчитываться

[Lavr]

А - дык вопрос ещё актуален?

Очень актуален, я просто надеюсь, что мы как-нибуть соберемся мыслями, как случилось
вот здесь: viewtopic.php?f=91&t=9400, и найдем
красивое решение. Сообща мы, порой, можем на взгляд невозможное...

Собственно, для меня вопрос по-прежнему звучит так: что может быть доступным эталоном
сопротивления?

Вот это в бытовой обстановке очень сложно повторить:
1 Ом есть сопротивление столба ртути высотой 106,3 см с поперечным сечением 1 мм^2 при температуре 0° С.

Возможно, кто-то из личного опыта или из книг знает что-либо подобное?

Я, размышляя над этим вопросом, начал склоняться к раствору воды и соли: воду можно точно отмерить,
соль можно точно взвесить. Но всё не так однозначно и просто. Контакты - скорее всего, получатся
как химические элементы тока. В общем, подумать есть над чем...

[Shaos]

а кусок медного провода не пойдёт как эталон? вроде его сопротивление должно вычисляться по формуле - типа там длина, диаметр и т.д...

[Lavr]

а кусок медного провода не пойдёт как эталон? вроде его сопротивление должно вычисляться по формуле - типа там длина, диаметр и т.д...

Ну, кусок нихромового провода тоже подчиняется этой формуле: R = pL/S, как и столб ртути эталона.
Весь вопрос утыкается в p ("ро" - удельное сопротиление).
Как оказалось, для ртути оно наиболее повторяемо в лабораторных условиях.

Что касается меди и прочих проводников, тут нет, оказывается, такой уверенности.
Для подобных вещей специально покупают катушки провода с заранее известным p.
Но в ситуации, когда тебе нужен эталон сопротивления, чтобы откалибровать свои
самодельные "измерители", на провода с неизвестным точно p трудно заложиться.

Когда я говорю про соль и воду - это же тоже попытка создать образец с известной проводимостью.

[Lavr]

Я тут по случаю прочитал, как исторически создавали эталон сопротивления:

https://ru.qwe.wiki/wiki/Ohm

Но ясности, как бы попроще сделать его в бытовых условиях, это мне не добавило...

[Lavr]

Из доступных для изготовления эталона сопротивления материалов под рукой, как правило,
есть графит: стержни от карандашей и стерженьки из пальчиковых батареек...

По поводу стержней от карандашей меня всегда смущала разная "твёрдость" карандашей.
Непонятно было, как этот параметр влияет на р карандашных стержней.

Но вот тут один товарищ провел эксперименты и результаты весьма интересные!
Хендмейд резисторы

Графитовый резистор ... можно сделать совершенно бесплатно из графитового стержня, извлеченного из любого стандартного карандаша.

Чтобы узнать о стойкости графита карандаша, я купил ряд карандашей: 2B, B, HB, H и 2H, где 2B - самый мягкий из классов.

Мои карандаши имеют длину 175 мм, и первое, что нужно сделать, это выяснить, каково сопротивление графитового стержня полной длины. Дерево было удалено с верхнего конца и измерено сопротивление:
2B = 6 Ом, B = 7 Ом, HB = 19 Ом, H = 25 Ом и 2H = 20 Ом. Это меня удивило на самом деле. Я думал, что сопротивление будет постоянно увеличиваться по мере убывания твердости.
Нормально. По-видимому, мне нужно было купить только две марки, чтобы получить стержни, которые перекроют весь диапазон резисторов, необходимых для кроссовера, то есть 0,47 Ом, скажем, 15 Ом. Я редко использую резисторы выше 15 Ом для кроссовера.

Удельное сопротивление чистого графита составляет 1380 * 10 ^ -8 Ом / м / м ^ 2, то есть 0,0000138 Ом / метр. Теперь 1 квадратный метр графита - это довольно много, на самом деле это 1 000 000 мм ^ 2, таким образом, 1 мм ^ 2 составляет 13,8 Ом / метр. Стержень диаметром 2,2 мм имеет площадь 3,46 мм 2. Так, один метр карандаша из чистого графита должен иметь сопротивление 3,99 Ом, а карандаш 17,5 см - 0,7 Ом. Но на самом деле это не так, скорее 6-25 Ом, таким образом, потому как примешано немного глины. Сколько, — мы не знаем, и это, вероятно, секрет каждого производителя карандашей

Номиналы получаются весьма удобные, в отличие от 1 Ом... И практически незаметная зависимость
от температуры!

Надо будет тоже стержни карандашей и батареек как-нибуть померять омметром.

С растворами соли всё гораздо хуже: во-первых, измерять надо на переменном токе, во-вторых,
лучше 4-зондовым методом, в-третьих, графитовые стержни всё-равно нужны в качестве электродов,
в четвёртых: весьма заметная зависимость от температуры раствора.

[Lavr]

С растворами соли всё гораздо хуже: во-первых, измерять надо на переменном токе, во-вторых,
лучше 4-зондовым методом, в-третьих, графитовые стержни всё-равно нужны в качестве электродов,
в четвёртых: весьма заметная зависимость от температуры раствора.

Но пишут, что это всё не так уж и сильно влияет на точность, и можно измерять проводимость растворов довольно-таки простыми методами. Я думаю, в критической ситуации можно и соль довольно точно отмерять и размер электродов выбрать точно.

А значения проводимости для раствора соли довольно-таки приемлемые для измерения.

соль.gif

[Lavr]

Я думаю, в критической ситуации можно и соль довольно точно отмерять ...

Кстати говоря, в далёком СССР и довольно точные разновесы были всегда под рукой: "медные" монеты СССР
номиналом 1 ... 5 копеек весили соответственно 1 ... 5 грамм.
Не раз приходилось видеть, как продавщицы взвешивали выручку на весах...

Меня давненько интересовало, сколько весят современные монеты банка России,
и тут всё оказалось довольно-таки не кругло:

gallery_80620_260_8987.png

post-1-1149776780.jpg

Да ещё и как-то неоднозначно...

Даже для моей привычки - сверить по трём источникам: очень неоднозначно!

1491234446_ves-monet.jpg

[Lavr]

У кого эти компасы рабочие, как-то примерно вот так они из них гальванометр делают:

Что-то эта тема меня прямо за живое взяла!
Процессоры делаем, программируем, а жалкий гальванометр с прямым отсчетом сделать не можем...

Короче, всё то, что на рисунках выше - это в лучшем случае - показометры.
Амперметрами могут стать лишь после калибровки, да и то, зело нелинейны...

В отсутствии настоящих приборов более-менее честно померить ток можно лишь таким девайсом:

82645.jpg

или таким:

TanGalv.jpg

То есть, катушка должна быть гораздо больше стрелки компаса, и не должна она быть широкой -
5 ... 15 витков.

В этом случае формулы дают более-менее неплохое соответствие между углом отклонения стрелки
компаса и протекающим через катушку током.
Tangent Galvanometer from Kimball, Arthur Lalane, A College Text-Book of Physics (1923)

Интересно, что такие гальванометры до сих пор делают и продают...

TNGV01 Tangent Galvanometer.gif

[Lavr]

По поводу стержней от карандашей меня всегда смущала разная "твёрдость" карандашей.
Непонятно было, как этот параметр влияет на р карандашных стержней.

Один малограмотный чувачок эту зависимость измерил. Не знаю, насколько уж точно...

Сопротивление графита.gif