關于材料的導電性能第一頁，共二十四頁，2022年，8月28日材料電阻的測量方法

測量材料電阻的方法，根據材料的電阻大小不同，采用的測量方法各異。主要的測量方法：

惠斯頓單電橋法雙電橋測量法電位差計測量直流四探針法第二頁，共二十四頁，2022年，8月28日1、惠斯頓（Huiston）單電橋法

通過檢流計G的電流為零.RN、R1、R2的電阻均已知，被測電阻Rx的計算：測量中Rx被測電阻，測出的電阻包括A、B兩點的導線電阻和接觸電阻。當測量低電阻時，由于結構和接觸電阻無法消除，靈敏度不高、測量數值偏差較大，只有當被測電阻相對于導線電阻和接觸電阻相當大時，Rx才接近于。惠斯頓單電橋的測量很少用于測量金屬電阻，其測量電阻范圍通常在在10106。

惠斯頓單電橋測量原理圖第三頁，共二十四頁，2022年，8月28日2.雙電橋法

雙電橋法是目前測量金屬室溫電阻應用最廣的方法，用于測量低電阻（10210-6）。雙電橋法測量時，待測電阻Rx和標準電阻RN相互串連后，串入一有恒電流的回路中。將可調電阻R1R2R3R4組成電橋四臂，并與Rx、RN并連；在其間B、D點連接檢流計G，那么測量電阻Rx歸結為調節R1R2R3R4電阻使電橋達到平衡，則檢流計為零G=0VD=VB第四頁，共二十四頁，2022年，8月28日為了使上式簡化，在設計電橋時，使R1=R3，R2=R4，并將它們的阻值設計的比較大，而導線的電阻足夠小（選用短粗的導線），這樣使趨向于零，則附加項趨近于零，上式近似為：

=當檢流計為零時，從電橋上讀出R1、R2而RN為已知的標準電阻，用上式可求出Rx值。用雙電橋測量電阻可測量10010-6的電阻，測量精度為0.2%。在測量中應注意：連接Rx、RN的銅導線盡量粗而短，測量盡可能快。第五頁，共二十四頁，2022年，8月28日3．電位差計法

電位差計法廣泛應用于金屬合金的電阻測量，可測量試樣的高溫和低溫電阻，還可以測試電位差、電流和電阻，它的精度比雙電橋法精度高。可以測量10-7的微小電勢。當一恒定電流通過試樣和標準電阻時，測定試樣和標準電阻兩端的電壓降Vx和VN，RN已知，通過下式計算出Rx

電位差計法優點：導線（引線）電阻不影響電位差計的電勢Vx、VN，的測量，而雙電橋法由于引線較長和接觸電阻很難消除，所以在測金屬電阻隨溫度變化，不夠精確。第六頁，共二十四頁，2022年，8月28日4．直流四探針法

直流四探針法主要用于半導體材料或超導體等的低電阻率的測量。常用于半導體單晶硅摻雜的電阻率測量。四根金屬探針彼此相距1mm排在一條直線上，要求四根探針與樣品表面接觸良好。由1、4探針通入小電流，當電流通過時，樣品各點將有電位差，同時用高阻靜電計、電子毫伏計測出2、3探針間的電位差V23，四探針法的測量線路原理圖計算出樣品的電阻率

C是與被測樣品的幾何尺寸及探針間距有關的測量的系數，稱為探針系數。單位：（cm）；I是探針通入的電流。

第七頁，共二十四頁，2022年，8月28日一、目的要求

1、掌握材料導電性能（電阻率、電導率）的測量方法；2、了解電阻率和電導率的相互關系；3、了解高分子、陶瓷材料的體電阻、表面電阻；4、理解成分對金屬材料導電性能影響。

第八頁，共二十四頁，2022年，8月28日二、基本原理

歐姆定律

電阻率與材料本質有關電阻率的單位：m，cm，cm，工程技術上常用mm2/m。它們之間的換算關系為

1cm=10-8

m=10-6

cm=10-2

mm2/m

電阻率與電導率關系

的單位為西門子每米（S/m）。

工程中也常用相對電導率（IACS%），它表示導體材料的導電性能。國際上把標準軟銅在室溫20。C下的電阻率

=0.01724mm2/m的電阻率作為100%，其他材料的電導率與之相比的百分數為該材料的相對電導率。

第九頁，共二十四頁，2022年，8月28日片狀樣品

第十頁，共二十四頁，2022年，8月28日管（環）狀樣品

第十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日三、電阻率的測量

1、高電阻率測量

測定陶瓷材料和高分子材料的體積電阻、表面電阻實驗儀器

ZC36型高阻計是一種直流式的超高電阻計和微電流兩用儀器。儀器的最高量限電阻值1017Ω，微電流10-14A微電流。適用對絕緣材料、電工產品、電子設備以及元件的絕緣電阻測量和高阻兆歐電阻的測量，也可用于微電流測量。第十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日測試電路原理被測試樣與高阻抗直流放大器的輸入電阻串聯并跨接于直流高壓測試電源上；高阻抗直流放大器將其輸入電阻上的分壓訊號經放大輸出至指示儀表，由指示儀表直接讀出被測絕緣電阻值。第十三頁，共二十四頁，2022年，8月28日1）測量體積電阻值Rv（1）將Rv、Rs轉換開關旋至Rv處。

(2)將電壓選擇開關置于所需要的測試電壓位置上，將“倍率選擇”旋鈕選至所需的位置。(3)將“放電、測試”開關放在“測試”位置，檢查電壓應選擇的位置，打開輸入短路開關(即按鈕抬起來)，讀取加上測試電壓1分鐘，指示電表顯示的電阻值。讀數完畢，將“倍率”打回“10-1”檔。第十四頁，共二十四頁，2022年，8月28日2）測量表面電阻值Rs

(1)將Rv、Rs轉換開關旋至Rs處。

(2)將電壓選擇開關置于所需要的測試電壓位置上，將“倍率選擇”旋至所需要的位置。(在不了解測試值的數量級時，倍率應從低次方開始選擇。)(3)將“放電、測試”開關放在“測試”位置，檢查應選擇的位置，打開輸入短路開關(即按鈕抬起來)，讀取加上測試電壓1分鐘時，指示電表顯示的電阻值。讀數完畢，將“倍率”打回“10-1”檔。

(4)接入短路開關，將“放電、測試”開關打回到“放電”位置。更換試樣，重復以上操作，待全部試樣測量完畢后，切除電源，除去各種連接線，按要求整理、放置好儀器。

第十五頁，共二十四頁，2022年，8月28日計算公式：

(1)式中：π—3.1416；r一測量電極的半徑(cm)；h一陶瓷試樣的厚度(cm)。

(2)式中π—3.1416；D2一保護電極的內徑(cm)；D1一測量電極的直徑(cm)；1n一自然對數。第十六頁，共二十四頁，2022年，8月28日數據及處理

(1)用所得的測試數據分別計算各試樣的體積電阻率ρV，及表面電阻率ρS，將計算結果填入下表的相應格內．

(2)根據所做實驗試分析產生誤差的原因，及采取哪些縮小誤差的措施。

(3)對實驗中出現的一些問題進行討論。第十七頁，共二十四頁，2022年，8月28日材料的電阻率試樣號 陶瓷

聚丙烯

體積電阻值Rv 表面電阻值Rs 試樣厚度h（cm）0.140.11 測量電極直徑D1（cm）2.25.0 保護電極內徑D2（cm）5.4 體積電阻率ρV 表面電阻率ρS 第十八頁，共二十四頁，2022年，8月28日金屬材料電阻率的測量

渦流電導儀簡介金屬材料的電導率的測量采用渦流電導儀進行測量。渦流電導儀有兩種，主要用于測量金屬材料的電導率。

7501適用于金、銀、銅、鋁、鎂、鋅等的金屬及其合金；

7502適用于青銅、鈦、不銹鋼等。第十九頁，共二十四頁，2022年，8月28日測試電導率電路結構圖測試裝置電路原理圖第二十頁，共二十四頁，2022年，8月28日使用方法儀器校正校正工作目的是使電導率分度盤讀數和標準試塊的電導率對準。兩個標準試塊的電導率己打印在試塊背面，一個試塊電導率值較高，另一個電導率值較低，分別校準電導率分度盤上對應的紅線標記，為此（1）把探頭放在高值電導率試塊上的中心位置，轉動電導率分度盤旋鈕，對準高值端紅線，用電表右下方“高值校正”旋鈕調節電表指針到零位。（2）把探頭放在低值電導率試塊上的中心位置，轉動電導率分度盤旋鈕；對準低值端紅線，用電表右下方“低值校正”旋鈕調節電表指針到零位。反復上述步驟躁作2—3次，儀器即校正好了，就可用于電導率試塊的測量。第二十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日數據及處理樣品電導率測量值m/mm2電阻率

mm2/m相對電導率%IACS1#紫銅Cu2#磷銅Cu-P3#鉛黃銅Cu-Zn-P)4#H62銅Cu-Zn5#鉻鋯銅CuCrZ