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ケルビン接続とは?

けるびんせつぞく

ケルビン接続とは、4本の導線を使って電気抵抗を正確に測定するための接続方式で、接触抵抗の影響を排除できます。

ケルビン接続(Kelvin Connection)とは、低抵抗測定において接触抵抗や配線抵抗の影響を排除するために用いられる4端子測定法(4ワイヤー法)の接続方式です。英国の物理学ウィリアム・トムソン(後にケルビン卿と称される)が考案したことからこの名が付いています。

通常の2端子測定では、測定器からテスト対象に流れる電流が通る経路と、電圧を検出する経路が同じです。そのため、プローブと測定対象の接触点や配線自体に存在する抵抗(接触抵抗)が測定値に加算されてしまい、ミリオーム以下の微小抵抗を正確に測れません。

ケルビン接続ではこれを以下の手順で解決します。

  • 電流供給用の端子ペアと電圧検出用の端子ペアを物理的に分離して4本の導線を使う
  • 電流は供給用端子から試料を通じて流れる
  • 電圧は試料の両端に接触した別の電圧検出端子で測る
  • 電圧検出端子には電流がほとんど流れないため、接触抵抗による誤差が生じない

この測定法はオームの法則(R = V / I)をそのまま適用し、純粋に試料の抵抗値を得られます。適用場面は幅広く、バッテリーの内部抵抗測定、基板上のはんだ接合部の品質検査、超電導材料の評価、電流センサー(シャント抵抗)の校正などが代表例です。精密な電気測定においては必須の技術として電気・電子エンジニアリングの基礎知識に位置づけられています。

使い方・例文

電気自動車のバッテリーモジュールの内部抵抗をマイクロオーム単位で測定する際、ケルビン接続を用いることで配線抵抗の影響を受けずに正確な劣化診断が行えます。

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