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電阻率、體積電阻率、表面電阻率的區(qū)別與測(cè)定方法

什么是電阻率？

電阻跟導(dǎo)體的材料、橫截面積、長(zhǎng)度有關(guān)。

導(dǎo)體的電阻與兩端的電壓以及通過(guò)導(dǎo)體的電流無(wú)關(guān)。

導(dǎo)體電阻跟它長(zhǎng)度成正比，跟它的橫截面積成反比．

(1)定義或解釋

電阻率是用來(lái)表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。用某種材料制成的長(zhǎng)為1米、橫截面積為1mm2米。的導(dǎo)體的電阻，在數(shù)值上等于這種材料的、電阻率。

(2)單位

在國(guó)際單位制中，電阻率的單位是歐姆·米。一般常用的單位是歐姆·毫米2／米。

(3)說(shuō)明

①電阻率ρ不僅和導(dǎo)體的材料有關(guān)，還和導(dǎo)體的溫度有關(guān)。在溫度變化不大的范圍內(nèi)，幾乎所有金屬的電阻率隨溫度作線性變化，即ρ=ρo(1+at)。式中t是攝氏溫度，ρo是O℃時(shí)的電阻率，a是電阻率溫度系數(shù)。

②由于電阻率隨溫度改變而改變，所以對(duì)于某些電器的電阻，必須說(shuō)明它們所處的物理狀態(tài)。如一個(gè)220 V

100 W電燈燈絲的電阻，通電時(shí)是484歐姆，未通電時(shí)只有40歐姆左右。

③電阻率和電阻是兩個(gè)不同的概念。電阻率是反映物質(zhì)對(duì)電流阻礙作用的屬性，電阻是反映物體對(duì)電流阻礙作用的屬性。

什么是體積電阻率

體積電阻率，是材料每單位體積對(duì)電流的阻抗，用來(lái)表征材料的電性質(zhì)。通常體積電阻率越高，材料用做電絕緣部件的效能就越高。通常所說(shuō)的電阻率即為體積電阻率。

image.png，式中，h是試樣的厚度（即兩極之間的距離）；S是電極的面積，ρv的單位是Ω·m（歐姆·米）。

材料的導(dǎo)電性是由于物質(zhì)內(nèi)部存在傳遞電流的自由電荷，這些自由電荷通常稱為載流子，他們可以是電子、空穴、也可以是正負(fù)離子。在弱電場(chǎng)作用下，材料的載流子發(fā)生遷移引起導(dǎo)電。材料的導(dǎo)電性能通常用與尺寸無(wú)關(guān)的電阻率或電導(dǎo)率表示，體積電阻率是材料導(dǎo)電性的一種表示方式。

簡(jiǎn)言之，在絕緣材料里面的直流電場(chǎng)強(qiáng)度與穩(wěn)態(tài)電流密度之商,即單位體積內(nèi)的體積電阻.

什么是表面電阻率？

表面電阻：在試樣的某一表面上兩電極間所加電壓與經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后流過(guò)兩電極間的電流之商；訪伸展流主要為流過(guò)試樣表層的電流,也包括一部分流過(guò)試樣體積的電流成分.在兩電極間可能形成的極化忽略不計(jì).

表面電阻率：在絕緣材料的表面層的直流電場(chǎng)強(qiáng)度與線電流密度之商,即單位面積內(nèi)的表面電阻.

材料說(shuō)明

A、通常,絕緣材料用于電氣系統(tǒng)的各部件相互絕緣和對(duì)地絕緣,固體絕緣材料還起機(jī)械支撐作用.一般希望材料有盡可能高的絕緣電阻,并具有合適的機(jī)械、化學(xué)和耐熱性能.

B、體積電阻班組可作為選擇絕緣材料的一個(gè)參數(shù),電阻率隨溫度和濕度的京戲化而顯著變化.體積電阻率的測(cè)量常常用來(lái)檢查絕緣材料是否均勻,或都用來(lái)檢測(cè)那些能影響材料質(zhì)量而又不能作其他方法檢測(cè)到的導(dǎo)電雜質(zhì).

C、當(dāng)直流電壓加到與試樣接觸的兩電極間時(shí),通過(guò)試樣的電流會(huì)指數(shù)式地衰減到一個(gè)穩(wěn)定值.電流隨時(shí)間的減小可能是由于電介質(zhì)極化和可動(dòng)離子位移到電極所致.對(duì)于體積電阻小于10的10Ω.m

的材料,其穩(wěn)定狀態(tài)通常在1min內(nèi)達(dá)到.因此,要經(jīng)過(guò)這個(gè)電化時(shí)間后測(cè)定電阻.對(duì)于電阻率較高的材料,電流減小的過(guò)程可能會(huì)持續(xù)幾分鐘、幾小時(shí)、幾天,因此需要用較長(zhǎng)的電化時(shí)間.如果需要的話,可用體積電阻率與關(guān)系來(lái)描述材料的特性 .

D、由于體積電阻總是要被或多或少地包括到表面電阻的測(cè)試中去,因些近似地測(cè)量表面電阻,測(cè)得的表面電阻值主要反映被測(cè)試樣表面污染的程度.所以,表面電阻率不是表面材料本身特性的參數(shù),而是一個(gè)有關(guān)材料表面污染特性的參數(shù).

當(dāng)表面電阻較高時(shí),它常隨時(shí)間以不規(guī)則的方式變化.測(cè)量表面電阻通常都規(guī)定11min的電化時(shí)間.

電阻率的測(cè)量方法和精度

1、方法：測(cè)量高電阻常用的方法是直接法和比較法.

直接法是測(cè)量加在試樣上的直流電壓和流過(guò)試樣的電流而求得試樣電阻.直接法主要有檢流計(jì)法和直流放大法（高阻計(jì)法）比較法主要有檢流計(jì)法和電橋法.

2、精度：對(duì)于大于10的10Ω的電阻,儀器誤差應(yīng)在±20%的范圍內(nèi)；對(duì)于不大于10的10Ω的電阻,儀器誤差應(yīng)在±10%的范圍內(nèi).

3、保護(hù)：測(cè)量?jī)x器用的絕緣材料一般只具有與被測(cè)材料差不多的性能.試樣的測(cè)試誤差可以由下列原因產(chǎn)生：

①外來(lái)寄生電壓引起的雜散電流通渠道.通常不知道它的大小,并且有漂移的特點(diǎn)；

②測(cè)量線路的絕緣材料與試樣電阻標(biāo)準(zhǔn)電阻器或電流測(cè)量裝置的并聯(lián).

使用高電阻絕緣奢侈可以改善測(cè)量誤差,但這種方法將使儀器昂貴而又笨重,而且對(duì)高阻值試樣的測(cè)量仍不能得到滿意的結(jié)果.較為滿意的改進(jìn)方法是使用保護(hù)技術(shù),即在所有主要的絕緣部位安置保護(hù)導(dǎo)體,通過(guò)它截信了各種可能引起誤差的雜散電流；將這些導(dǎo)電聯(lián)接在一起組成保護(hù)系統(tǒng),并與測(cè)量端形成一個(gè)三端網(wǎng)絡(luò).當(dāng)線路連接恰當(dāng)時(shí),所有外來(lái)寄生電壓的雜散電流被子保護(hù)系統(tǒng)分流到測(cè)量電路以下,這就可大大減少誤差的可能性.

在系統(tǒng)的保護(hù)端和被保護(hù)端之間存在的電解電勢(shì),接觸電勢(shì)或熱電運(yùn)勢(shì)較小時(shí),均能補(bǔ)償?shù)?使它們?cè)跍y(cè)量中不引起顯著誤差.

在電流測(cè)量中,由于被保護(hù)端和保護(hù)端之間的電阻與電流測(cè)量裝置并聯(lián)可能產(chǎn)生誤差,因此前者至少應(yīng)為電流測(cè)量裝置輸入電阻的10倍,好為100倍.在電橋法測(cè)量中,保護(hù)端與測(cè)量端帶有大致相同的電位,但電橋中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻與不保護(hù)端和保護(hù)端之間的電阻并聯(lián),因此,后者至少為標(biāo)準(zhǔn)電阻的10倍,好20倍.

在開始測(cè)試前先斷開電源和試樣的連線進(jìn)行一次測(cè)量,此時(shí)設(shè)備應(yīng)在它的靈敏度許可范圍內(nèi)指示無(wú)窮大的電阻.可用一些已知值的標(biāo)準(zhǔn)電阻業(yè)檢查設(shè)備運(yùn)行是否良好.

體積電阻率

為了測(cè)業(yè)體積電阻率,使用的保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)能抵消由表面電流引起的誤差.對(duì)表面泄漏可忽略的試樣,在測(cè)量體積電阻時(shí)可以去掉保護(hù).

在被保護(hù)電極與保護(hù)電極之間的試樣表面上的間隙寬度要均勻,并且在表面泄漏不致引起測(cè)量誤差的條件下間隙應(yīng)盡可能窄,實(shí)際使用時(shí)小為1MM.

表面電阻率為測(cè)定表面電阻率,使用的保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)盡可能地抵消體積電阻引起的影響。