Про можливості атестації мір опору за допомогою еталонної ємності

Оскільки створення еталона на квантовому ефекті Холла – задача достатньо складне, існує можливість калібровки (атестації) мір електричного опору за допомогою еталонної ємності, відтвореної згаданим вище розрахунковим конденсатором.

Для цього необхідно мати вимірювальну апаратуру, за допомогою якої можна було б реалізувати рівняння вимірювань

,

де − реактивний опір досліджуваного резистора; − еталонна частота; − ємність еталонного конденсатора; − безрозмірний коефіцієнт пропорційності (стала моста-компаратора).

Такою апаратурою є так звані квадратурні мости змінного струму, які дозволяють компарувати або вимірювати відношення двох незалежних напруг, що знаходяться в квадратурі (зсунуті за фазою на 90 ⁰).

Апаратуру калібрування еталонного резистора 1 Ом наведено на рис. 4.20. Усі відомі розрахункові конденсатори типу «Томпсона-Лампарда-Клотье» відтворюють ємність у діапазоні 0,2 – 0,6 пФ, за допомогою якої з використанням еталонної частоти поблизу 1500 Гц і моста змінного струму калібрується конденсатор 10 пФ (докладніше про це буде сказано при розгляді еталона ємності).

Далі, за допомогою досить складної системи передавання, що включає до себе квадратурний, ємнісний та резисторний мости, подільник та перехідні міри, калібрується опір 1 Ом, який є основою апаратури зберігання одиниці електричного опору.

Первинні еталони передових країн включають до свого складу як апаратуру для відтворення одиниці опору за допомогою ефекту Холла, так і апаратуру порівняння з розрахунковим конденсатором.

Рис. 4.20. Схема калібрування еталонного резистора 1 Ом за допомогою розрахункового конденсатора

Окремо слід сказати про еталонні міри електричного опору, призначені для кіл змінного струму.

Оскільки еквівалентна схема резистора включає до себе паразитну ємність та індуктивність, очевидно, що діючий опір залежить від частоти.

Резистори, призначені для кіл змінного струму, для зниження залежності від частоти повинні мати малий поверхневий ефект, а також мінімальні реактивності (постійну часу). Для цього використовують дріт з тонких жил (літцендрат) і спеціальні види намотки, наприклад, біфілярну спіраль (типу Ертона-Пері). Існують також безкорпусні ВЧ-резистори, виготовлені за спеціальною технологією, які можна вважати практично безреактивними до частот в кілька гігагерц.

В метрологічних розрахунках часто необхідно знати точне значення опору на робочих частотах. Такі вимірювання можуть бути проведені з використанням еталонної ємності, синтезатора частоти і квадратурного моста-компаратора, про який сказано вище.