作者：實作派Lab
大家可能都測量過電阻，電阻範圍在1KΩ~100KΩ之間是很容易測量，用一般的三用電表就可以輕鬆完成。但對於0.01Ω的低電阻，若以三用電表來測量，你會發現電表顯示的結果非常奇怪，可能會出現0Ω，也可能是0.1Ω，那應該相信電表顯示還是電阻上的0.01Ω標示呢？本文就要帶你一塊瞧瞧！
電阻的定義
電阻的公式如下，想必大家都耳熟能詳，只要有電壓V與電流I，就能得到電阻值。
測量電阻必須要有電壓與電流（圖片來源：實作派提供）
電阻測量：二線式測量Two Wire Measurement
下圖的結構可以用來測量電阻。利用外加電源，串聯一個安培計測量電流，同時並聯一個伏特計測量電壓，這邊值得注意的是，由於伏特計是高阻抗，也許是10MΩ，或甚至更高，所以本身流經的電流很小，不會影響流經R1的電流。
電阻測量的線路（圖片來源：實作派提供）
這樣的電路架構即是所謂的二線式Two wire測量，也是一般常見的電表架構，當待測物的電阻是10Ω以上時，這個架構應該不會出現太大的問題。但若測量的對象是「0.01Ω」這種超小阻值時，二線式的測量架構會變得不準確，原因是銅線本身也帶有電阻，當待測物的電阻與導線電阻旗鼓相當時，會很難分辨電阻的讀值是誰貢獻的。
導線的電阻
先給大家一個觀念，天底下沒有完全的導體與絕緣體，任何材料都能導電，差別在於比較好導電與比較不好導電，導電性好的稱為導體，表示其電阻很低；導電性差的稱為絕緣體，表示其電阻相對高。所有的材料都有個描述電阻的係數，稱為電阻率ρ，它的單位是Ω⋅m，若截取一段材料，它的電阻與電阻率的關係式如下：
Resistance=ρLA , A為截面積 L為長度
電阻與材料的長度和截面積有關係 A為截面積，L為長度（圖片來源：實作派提供）
我們可以依此計算銅線的電阻，根據Resistivity Table銅的電阻率為1.68×10−8Ω．m，以AWG25規格的導線而言，它的截面積是0.162mm2，所以經過計算後，1m長度的AWG25導線的電阻如下：
因此，一段1m長度的銅製導線含有約0.1Ω的電阻。
導線電阻的影響
一般來說，如果待測物是1KΩ的電阻器，我們可以完全忽略導線的電阻，因為導線電阻只有0.1Ω。相較之下，它造成的壓降微不足道；但若待測物的電阻是0.01Ω，那情況就完全不同了，因為待測物的電阻比導線電阻還低10倍，這個時候如果仍用上面的方法測量，其實量到的會是導線的電阻Rlead！
測量低電阻時，你可能量到的是導線的電阻，Rlead代表的是導線電阻（圖片來源：實作派提供）
低電阻測量：四線式Four Wire Measurement
為了避免測量電阻時受到導線電阻的影響，可以採用四線式Four Wire的測量方式，它利用較大的電流通過電阻，藉以取得較大的電壓差，對於伏特計來說，越大的電壓差代表伏特計越容易測量到電壓。
低電阻測量應使用四線式Four Wire的測量方式（圖片來源：實作派提供）
伏特計是高阻抗，流經伏特計的電流i非常小，外加Rlead也很小。根據V= i × Rlead，導線電阻產生的電壓差幾乎等於零，因此可以忽略導線電阻。對電流計來說，由於伏特計抽出的電流很小，待測電阻的電流幾乎與電源完全相同。因此，不會影響電阻的測量結果。
LCR電表
下圖是LCR電表，專門用來測量電阻R、電感L、電容C等被動元件，這臺最小可以測量到0.01Ω，儀器本身有四個接頭，主要提供四線式的測量方式。
HIOKI 3522-50 LCR Tester（圖片來源：實作派提供）
通常使用LCR需要搭配夾子，市面上有四線式的鱷魚夾（有人也稱為Kelvin Clip），也有鑷型的夾子，不管搭配哪種夾子，測量小電阻時，務必保持夾力恆定，因為導體的接觸面會產生接觸電阻，從20mΩ到100mΩ都可能發生，它會隨著應力的不同而改變。
LCR的探棒，有鱷魚夾型的也有鑷型的Probe（圖片來源：實作派提供，摘自Hioki 3522-50使用手冊）
如果元件需要加上更高的直流偏壓，可以另外使用直流偏壓的配件，讓待測物在更高的DC Bias之下工作，在進行測量。在這邊提醒各位，各家廠商的LCR配件基本上都大同小異，這邊只是以我手邊有的配件做說明而已。
Digest from Hioki DC bias current unit （圖片來源：實作派提供，摘自Hioki 3522-50使用手冊）
小結
測量電阻時，待測物範圍1KΩ~100KΩ之間可說是相當容易可以測得，使用一般的二線式測量即可，但當待測物電阻比導線來低，仍用二線式測量便有所不妥，因為量到的可能是導線電阻，本篇的四線式電阻測量教學，您學會了嗎？透過LCR電表與配件接線，就可以測量電阻極低的物品囉！
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