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1、材料导电性能的测定,材0901-5班 赵恺 20092104,I.绝缘电阻的测定,一、实验目的,了解绝缘材料的导电机理弄懂高阻计测量材料电阻率的基本原理掌握常温下用高阻计三电极系统测量材料绝缘电阻 的方法,二、基本原理,1.材料的绝缘电阻（1）绝缘电阻由绝缘电阻R=U/I，I=Iv+Is上式表明绝缘电阻实际上是体积电阻与表面电阻的并联,（2）体积电阻率体积电阻率的定义是沿体积电流方向的直流电场强度与稳态体积电流密度之比，即（3）表面电阻率表面电阻率的定义是沿表面电流方向的直流电场强度与稳态下单位宽度的电流密度之比，即它是衡量材料漏电性能的物理量，与材料的表面状态及周围环境条件（特别是湿度）有很
2、大的关系。,2.测试原理及仪器结构测定绝缘电阻的方法主要有：电压一电流表法(测量109以下的绝缘电阻)、检流计法(1012以下)、电桥法(1015以下)以及高阻计法。其中高阻计测量的阻值较高，测量范围较广，而且操作方便，因此在工程中普遍采用。本实验采用高阻计测量绝缘电阻，仪器如下图所示,k1测量与放电开关；k2RV、RS转换开关；k3输入短路开关；R0标准电阻；A测量电极；B保护电极；C试样Rx；D底电极,高阻计法测量的基本电路示意图,（1）仪器测试原理由之前所推公式，在上图电路中，两公式可写成由图可见当测试直流电压V加在试祥Rx和标淮电阻R0上时，回路电流Ix为：整理得：由于Rx远远大于R0
3、，则（2）式可近似为：，即可通过V0求得所对应的Rx。,（2）电极系统国家标准GB1410固体电工绝缘材料绝缘电阻、体积电阻率和表面电阻实验方法中推荐一种三电极测量方法，包括中心圆柱电极、圆环电极以及底面平板电极，如图所示。体积电阻率 表面电阻率其中 代表测量电极的有效直径，t代表试样的厚度。采用三电极体系测量体电阻时，表面漏电电流由保护电极旁路接地，而测量表电阻时，体积漏电流由保护电极旁路接地。这样就实现了体积电流与表面电流的分离。,三、实验器材,ZC-36型数字超高阻微电流测量仪、测试仪附件、烘箱、干燥器、千分卡尺、镊子、软布条或医用棉签、无水乙醇等,四、测试操作步骤,1试样制备选取平整、
4、均匀、无缺陷的试样原片，绝缘电阻试样切割为边长100mm左右，厚度为24mm的方形试样。试样的数量不少于2个，并用布条蘸无水乙醇将试样擦洗干净，风干。为减小温度与湿度对结果的影响，绝缘电阻试样在测量前应按表1条件进行预处理。预处理结束后，将试样置于干燥器中冷却至室温待用。,预处理条件,2测试环境要求国家标准规定温度为（205），相对湿度（655）%。3电极从干燥器中取出试样块，安放在屏蔽箱内。安放时应注意：保持3个电极同心；间隙均匀；电极与试样接触良好；环电极的光洁面接触试样，切勿倒置；先测表面电阻，按三电极线说明接好电极线，盖上屏蔽箱盖，将屏蔽箱外的开关拨至Rs。,4 仪器的准备（1）接通电
5、源前的准备工作：检查电源联系是否正确 测试电压选择开关置于放电位置，测试电压旋钮放在最低档（10V挡）。倍率旋钮放在最低量程上 将电表“+”、“一”极性开关放在“+”的一边。输入短路开关应放在短路位置，使放大器输入端短路。电表机械零点处于零出。,（2）仪器的连接：调整“调零”旋钮，使电表指针在“0”点。(对欧姆刻度来说就是“”点)将电缆线一端接在高阻仪面板上的输入插座中，另一端接至电极箱一侧的测量插座中并旋紧固定套。将测试电源线一端接在高阻仪面板上的测试电压接线柱Rx上（红色），另一端接至电极箱一侧的测试电压接线柱上（红色）。(此时高阻仪面板上的“放电测试”开关应置于“放电位置”。)将接线地线
6、一端接至高阻仪面板上的接地端钮上，另一端接到电极箱的接地端钮上，然后一并接地。,（3）测试样品的连接将充分放电及干燥处理的试样(即当试样末加压时，应在仪器上没有明显的指示值)的三个电极引线分别接于电极箱内相应的三个接线柱上，关闭电极箱盖。（4）接通电源及预热将电源开关打开，预热15分钟。（若用高倍率挡时应预热1小时）将仪器连接线接好，操作仪器，使高阻表处于备用状态。,5 测试步骤（1）测量体积电阻值Rv：将Rv、Rs转换开关旋至Rv处。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”旋钮选至所需的位置。(在不了解测试值的数量级时，倍率应从低次方开始选择。)将“放电、测试”开关放在“测试
7、”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：将Rv、Rs转换开关旋至Rs处。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。)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。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
8、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，报告指导教师。待教师检查完毕后，方可离开。,五、数据记录与处理,实验数据记录表,II.阻-温曲线的测绘,一、实验目的,弄清材料导电率随温度变化的机理掌握材料阻-温曲线的测绘方法,二、基本原理,1.阻-温曲线原理电阻-温度特性常简称为阻温曲线，只在规定的电压下，电阻器的零功率电阻值与电阻体温度之间的关系。零功率电阻值是在某一规定的电压下测量电器的电阻值，测量时应保证该电阻的功耗引起的电阻值的变化达到可以忽略的程度。电阻器的阻温特性曲线一般画在单对数坐标纸上，线性横坐标表示温度，对数纵坐标表示电阻值。从电阻器的阻温曲线可获得所测温度
9、区域、电阻器的最大电阻值、最小电阻值以及电阻温度系数。若是PTC或NTC半导体材料还可得知电阻值产生温度的突变点，即居里温度点。,2测量采用WRT电阻温度特性测定仪可以测量材料的阻温曲线，其测量原理电路如图,温度T是电阻变化的百分率可用下式表示：,式中 室温时的电阻值,室温 时的电阻值,温度T时电阻变化的平均百分率可用下式表示：,三、实验器材,WRT电阻温度特性测定仪、镊子、烧杯、软布条、无水乙醇等,四、实验步骤,1.试样的制备选取平整、均匀、无裂纹、无机械杂质等缺陷的试样原片，测量试样切成直径1016mm的圆形试样，厚度23mm试样的数量不少于3个，并用软布条蘸无水乙醇将试样擦干净。2.测量
10、环境我国国家标准所规定常温为（205），相对湿度为（655）。实验环境条件最好能符合标准，至少不与所需条件相差太多。3.实验仪器的准备将本仪器放置在坚固的工作台上，插好电源。,4.操作步骤（1）手摇升降机构下降电炉，暴露上、下点极。（2）松开调压手轮，向上推动上电极杆，将样品放入上、下电极之间，尽量正中平贴，旋动调压手轮给定合适压力。（3）手摇升降机构上升电炉约10cm，使样品处于电炉中部温区。（4）开始测试，先接通仪器电源，手动调节电压约50V（电压大小与升温速率有关），调节数字万用表在电阻档（选择合适档位），然后逐点记录温度和电阻值。（5）测试结束，关断仪器电源，需待炉温降至室温后卸下式样。,五、处理结果,谢谢,
