实验讲义十六 材料导电性能的测定.doc

实验十六 材料导电性能的测定一、实验目的1.了解绝缘材料的导电机理；2.理解高阻计测量材料电阻的基本原理；3.掌握常温下用高阻计测量绝缘材料电阻的方法。二、实验原理绝缘电阻是表示绝缘材料阻止电流通过能力的物理量，它等于施加在样品上电压与流经电极间的稳态电流之比，即。体积电阻率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。表面电阻率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。表面电阻率是衡量材料漏电性能的物理量。它与材料的表面状态及周围环境条件(特别是湿度)有很大的关系。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，仪器测试原理如下图1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底电极图1高阻计法测量的基本电路示意图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： （1）整理得： （2） 由于Rx远远大于R0，则（2）式可近似为：，即可通过V0求得所对应的Rx。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2所示。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。 图2 平板试样三电极体系体积电阻率 （3） 表面电阻率 （4）其中代表测量电极的有效直径，t代表试样的厚度。三、实验仪器与试剂EST121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 四、操作步骤1试样制备：选取平整、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。表1 预处理条件试样温度/相对湿度/ %时 间 / hA20565524B702404C10524012测试环境要求：国家标准规定温度为（205），相对湿度（655）%。3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 仪器准备 （1）将测试线（红线为高压线接红线柱，电缆线接电流测量端，黑线为接地线接黑线柱）与屏蔽箱连接好，其中电缆线与黑线分别接在测量仪相应的插座。（2）调节测量量程于104档，在仪器后板选择合适的测量电压。注意在上述过程中必须关闭电源同时在测试过程中不要随意改变测量电压。（3）接通电源，在“RX”两端开路（或不接测试的红线）的情况下，调零使电流表显示0000。注意：调零必须在“RX”两端开路时进行，即不接红线，否则会产生很大的误差。一般一次调零即可。5接上测试的红线，从低电阻挡位逐渐拨至高电阻档位，每拨一次稍停留几秒以观察显示数字。当被测电阻值大于仪器测量量程时，电阻表显示“1”，此时继续拨至更高的量程。当电阻表有数字显示时停下，待读数稳定后将当前的数字乘以档次即是被测电阻值。注意：当有数字显示时不要再往更高的档次拨，否则仪器过量程，内部保护电路开始工作，仪器的测量准确度会下降。6将量程开关拨回至“104”档，不接测试的红线与电缆线，再测体电阻。重新按测体积电阻的接线方法接好电极线，盖上屏蔽箱盖，将屏蔽箱外的开关拨至Rv。接上测试红线和电缆线，重复操作5，记下电阻值。7测试完毕后将量程开关拨回至104档。以免开机或测量端短路时产生大的电流而损坏仪器。五、数据记录与处理绝缘材料的表面电阻率与体积电阻率预处理条件温度 /测试条件温度/相对湿度/ %相对湿度/ %时间 / h施加电压/ V试样编号试样厚度/m表面电阻体积电阻Rs /s /Rv /v /.m123平均电阻率s = v = .m六、注意事项1开机前必须将量程开关拨到“104”档（即调零档）；在测试过程中禁止改变测量电压；同时禁止改变屏蔽箱上体电阻、表面电阻测试开关，防止过电流或放电冲击造成仪器损坏。2在测试中禁止将微电流测量线（绿）与高压线（红）短路。3测试中严禁接触或接近微电流测量线（绿），由于人体可能带上几千甚至上万伏静电，静电放电产生大到几十安培的冲击电流会损坏仪器。4测试完毕或更改测试内容时必须将量程开关拨到“104”档（即调零档）。5由于材料的导电性不是严格遵循欧姆定律，在测量时电阻和电流的读数会发生变化，造成读数不稳定。因此在测量高电