电导率的测定_材料导电性能的测量

7501适用于金、银、铜、铝、镁、锌等的金属及其合金； 7502适用于青铜、钛、不锈钢等。
测试装置电路原理图
测试电导率电路结构图
使用方法
仪器校正 • 校正工作目的是使电导率分度盘读数和标准试块的电导 率对准。两个标准试块的电导率己打印在试块背面，一个 试块电导率值较高，另一个电导率值较低，分别校准电导 率分度盘上对应的红线标记，为此 • （1）把探头放在高值电导率试块上的中心位置，转动电 导率分度盘旋钮，对准高值端红线，用电表右下方“高值 校正”旋钮调节电表指针到零位。 • （2）把探头放在低值电导率试块上的中心位置，转动电 导率分度盘旋钮；对准低值端红线，用电表右下方“低值 校正”旋钮调节电表指针到零位。 • 反复上述步骤躁作2—3次，仪器即校正好了，就可用 于电导率试块的测量。
材料导电性能的测量
材料电阻的测量方法
测量材料电阻的方法，根据材料的电阻大小不同，采 用的测量方法各异。 主要的测量方法： 惠斯顿单电桥法 双电桥测量法 电位差计测量 直流四探针法
1、惠斯顿（Huiston）单电桥法
惠斯顿单电桥测量原理图 图中CD之间串联一检流计G， R p为调节桥路电流的滑线电阻 器，当C、D两点同电位时，通 过检流计G的电流为零. RN、R1 、R2 的电阻均已知， R 被测电阻Rx的计算： Rx 1 RN
二、基本原理
欧姆定律
R L S
电阻率与材料本质有关 电阻率的单位：m ， cm ， cm， 工程技术上常用mm2/m。它们之间的换算关系为 1 cm = 10-8 m = 10-6 cm = 10-2 mm2/m 1 电阻率与电导率关系 的单位为西门子每米（S/m）。 工程中也常用相对电导率（IACS%），它表示导体材料的导电性 能。国际上把标准软铜在室温20。C下的电阻率 = 0.01724 mm2/m 的电阻率作为100%，其他材料的电导率与之相比的百分数为该材料 的相对电导率。
电位差计法优点：导线（引线）电阻不影响电位差计的电势 Vx、VN，的测量，而双电桥法由于引线较长和接触电阻很 难消除，所以在测金属电阻随温度变化，不够精确。
4． 直流四探针法
直流四探针法主要用于半导体材料或超导体等的低电阻 率的测量。常用于半导体单晶硅掺杂的电阻率测量。
四根金属探针彼此相距1mm排在一 条直线上，要求四根探针与样品表 面接触良好。由1、4探针通入小电 流，当电流通过时，样品各点将有 电位差，同时用高阻静电计、电子 毫伏计测出2、3探针间的电位差V23，四探针法的测量线路原理图 计算出样品的电阻率 V
2 .双电桥法
双电桥法是目前测量金属室温电阻应用最广的方法，用于 测量低电阻（10210-6）。 双电桥法测量时，待测电阻 Rx和标准电阻RN 相互串连 后，串入一有恒电流的回路 中。将可调电阻R1R2R3R4组 成电桥四臂，并与Rx、RN并 连；在其间B、D点连接检流计G，那么测量电阻Rx归结为调 节R1R2R3R4电阻使电桥达到平衡，则检流计为零G=0 R VD=VB R R4 r R Rx 1 RN ( 1 3) R2 R3 R4 r R2 R4
3．电位差计法
电位差计法广泛应用于金属合金的电阻测量，可测量试 样的高温和低温电阻，还可以测试电位差、电流和电阻， 它的精度比双电桥法精度高。可以测量10-7的微小电势。 当一恒定电流通过试样和标准电阻时，测定试样和标准电 阻两端的电压降Vx和VN，RN已知，通过下式计算出Rx
Vx Rx RN VN
数据及处理
样品 电导率测量值 m/ mm2 电阻率 mm2/ m 相对电导率 %IACS
1# 紫铜
2# 磷铜
Cu
Cu-P
3# 铅黄铜 Cu-Zn-P) 4# H62铜 Cu-Zn
5#铬锆铜 CuCrZr 6# 铝 Al
7# 银合金 AgSnO2
数据及处理及结果分析
(1)将测得的纯金属、合金和复合材料的电导率数据填入 相应格中； (2) 分别计算各种材料的电阻率和相对电导率； (3)根据实验结果分析铜和铜合金导电性和成分的关系；
(4)对实验中出现的一些问题进行讨论。
率选择”旋钮选 至所需的位置。
(3)将“放电、测试”开关放在“测试”位置，检查电压应
选择的位置，打开输入短路开关(即按钮抬起来)，读取加 上测试电压1分钟，指示电表显示的电阻值。读数完毕， 将“倍率”打回“10-1”档。
2）测量表面电阻值Rs (1)将Rv、Rs转换开关旋至Rs处。 (2)将电压选择开关置于所需要的测试电压位置上，将 “倍率选择”旋至所 需要的位置。 (在不了解测试值的数 量级时，倍率应从低次方开始选择。) (3)将“放电、测试”开关放在“测试”位置，检查应选 择的位置，打开输 入短路开关(即按钮抬起来)，读取加上测试电压1分钟时， 指示电表显示的电阻值。读数完毕，将“倍率”打回 “10-1”档。 (4)接入短路开关，将“放电、测试”开关打回到“放电” 位置。更换试样，重复以上操作，待全部试样测量完毕后， 切除电源，除去各种连接线，按要求整理、放置好仪器。
C
23
I
C是与被测样品的几何尺寸及探针间距有关的测量的系数，称为探针系 数。单位：（cm）；I是探针通入的电流。
一、目的要求
1、掌握材料导电性能（电阻率、电导率）的 测量方法； 2、了解电阻率和电导率的相互关系； 3、了解高分子、陶瓷材料的体电阻、表面电 阻； 4、理解成分对金属材料导电性能影响。
片状样品
管（环）状样品
圆片状样品
三、电阻率的测量
1、高电阻率测量
测定陶瓷材料和高分子材料的体积电阻、表面电阻 实验仪器 ZC36型高阻计是一种直流式的超高电阻计和微电流两 用仪器。仪器的最高量限电阻值1017Ω，微电流10-14A微 电流。 • 适用对绝缘材料、电工产品、电子设备以及元件的绝 缘电阻测量和高阻兆欧电阻的测量，也可用于微电流测量。
计算公式：
V RV
r 2
h
(1)
式中：π—3.1416； r一测量电极的半径 (cm)； h一陶瓷试样的厚度 (cm)。
Hale Waihona Puke Baidus Rs
式中π—3.1416；
2 D ln D2
1
(2)
D2一保护电极的内径 (cm)；D1一测量电极的直径
(cm)；1n一自然对数。
数据及处理
(1)用所得的测试数据分别计算各试样的体积电阻率ρV， 及表面电阻率ρS，将计算结果填入下表的相应格内． (2)根据所做实验试分析产生误差的原因，及采取哪些缩小 误差的措施。 (3)对实验中出现的一些问题进行讨论。
测试电路原理
被测试样与高阻抗直流放大器的输入电阻 串联并跨接于直流高压测试电源上；高阻抗 直流放大器将其输入电阻上的分压讯号经放 大输出至指示仪表，由指示仪表直接读出被 测绝缘电阻值。
1）测量体积电阻值Rv （1）将Rv、Rs转换开关旋至Rv处。
(2)将电压选择开关置于所需要的测试电压位置上，将“倍
为了使上式简化，在设计电桥时，使R1 =R3，R2=R4， 并将它们的阻值设计的比较大，而导线的电阻足够小（选 用短粗的导线），这样使 R1 R3 趋向于零， 则附加项趋 R2 R4 近于零，上式近似为： R3 R1 = Rx RN R
R2
R4
N
当检流计为零时，从电桥上读出R1 、R2而RN 为已知的 标准电阻，用上式可求出Rx值。 用双电桥测量电阻可测量10010-6的电阻，测量精度为 0.2%。 在测量中应注意：连接Rx、RN的铜导线尽量粗而短，测量 尽可能快。
材料的电阻率 试样号
体积电阻值Rv 表面电阻值Rs 试样厚度h（cm） 测量电极直径D1（cm） 保护电极内径D2（cm） 体积电阻率ρV 表面电阻率ρS
陶瓷
聚丙烯
0.14 2.2
0.11 5.0 5.4
金属材料电阻率的测量
涡流电导仪简介 金属材料的电导率的测量采用涡流电导仪进行测量。
涡流电导仪有两种，主要用于测量金属材料的电导率。
R2
惠斯顿单电桥测量原理图
测量电阻范围通常在在10106。
测量中Rx实际并非真正的被测电阻，测出的电阻包括A 、B两点的导线电阻和接触电阻。当测量低电阻时，由于 结构和接触电阻无法消除，灵敏度不高、测量数值偏差较 大，只有当被测电阻相对于导线电阻和接触电阻相当大时 ，Rx才接近于 。因此惠斯顿单电桥的测量很少用于测量 金属电阻，其测量电阻范围通常在在10106。