阳极接地电阻和土壤电阻率的测定的实验

实验一：阳极接地电阻和土壤电阻率的测定
一、实验目的
1、学会用接地电阻仪测定阳极接地电阻
2、学会用“四极法”测土壤电阻率
二、实验内容
阳极接地电阻和土壤电阻率的测定
三、实验要求
1、熟悉实验装置，看清各种仪表量程及直流表的接线方向。

2、测量阳极接地电阻时，应将原阴极保护电路与阳极断开。

3、当检流计灵敏度过高时，可将测量电极在土壤中插得浅一些；如果灵敏度不足时，可沿测量电极注水润湿。

4、用砂纸擦净金属电极，使之发出金属光泽。

5、在实验过程中保证土壤严实，金属电极不能松动。

6、记录实验中遇到得反常现象，并分析其原因。

7、分析影响测量准确性的因素，思考如何改进。

8、自己绘制记录数据表格，记录实验数据。

四、实验方法
（一）阳极接地电阻的测定
1、阳极接地电阻测定原理
仪器：ZC －8接地电阻仪
原理：ZC －8接地电阻仪，C 1、C 2为供电极，电流为 I 1，P 1、P 2为测量极，P 1、P 2间电阻r x （即为阳极接地电阻）上造成电位差 I l r x ，该仪器按电位计原理设计，内部测量回路的电流为I 2，在可变电阻R ab 上造成电位差，当ob 间的电位差I 2R ob ＝I l r x 时，则检流计不偏转，故得：
ob 1
2R I I r x ＝ 该仪器制造时，已固定
12I I 值，分别为10、1、0.1（即“倍率标度”，有三个倍数，亦称为三档），R ob 可由仪表测量标度盘上读出，故测量之接地电阻r x
值即为测定时采用的倍率标度的倍数乘以测量标度盘上的读数。

2、操作步骤
2．1 被测接地阳极（C 2、P 2）与电极P 1、C 1要依次按直线排列，彼此相距20米以上，电极顺序注意不能颠倒。

2．2 用导线将阳极（C2、P2）与电极P1、C1联于仪表的相应端钮。

2．3 将仪器放置水平，检查检流计指针是否指于中心线上，否则可用机械零位调整器调整。

2．4将“倍率标率”置于最大倍数，慢慢转动发电机摇把，同时转动“测量标度盘”使检流计指针指于中心线。

2．5 当指针接近中心线时，加快发电机摇把转速，使其达到每分钟120转以上，同时调整“测量标度盘”，使指针指于中心线。

2．6 如“测量标度盘”的读数小于1时，应将倍率标度置于较小的倍数，再重新调整“测量标度盘”以得到准确的读数。

2．7 “测量标度盘”的读数乘以倍率标度的倍数即为所测的阳极接地电阻值。

3、注意事项
3．1 测量阳极接地电阻时，应将原阴极保护电路与阳极断开。

3．2 当检流计灵敏度过高时，可将测量电极P1在土壤中插得浅一些；如果灵敏度不足时，可沿测量电极注水润湿。

3．3 当被测阳极接地电阻小于1欧时，应将C2、P2间的联结片打开，分别用导线联于阳极上，以减小导线电阻引起的误差。

4、实验数据：
（二）“四极法”测土壤电阻率
1、“四极法”测土壤电阻率原理
“四极法”测土壤电阻率原理如图3，四个电极A、M、N、B在地上沿直线安装。

供电极A 、B 与电源E ，电流表I 相联，构成回路，通电后，在测量极M 、N 上形成电位差，可由电位差计测得为△V ，该电位差值与经A 、B 二极上流过土壤的电流I 和M 、N 二极间的土壤电阻成正比。

所以当电极距离已知时，可求得土壤电阻率ρ。

()米欧姆∙∆=I V K MN ρ
式中 BN AN BM AM K 11112+--=π
（米） 当BN AM =，BM AN =时
MN
AN AM K ∙=π（米） 当a BN NM AM ===，时，
a K π2=
2、四极法”测土壤电阻率方法
四极法测量土壤电阻率常用的仪表是ZC －8接地电阻仪，其接线布置如图4所示。

四个电极布置时，a 一般等于需要测定土层的深度，电极插入土中深度不大于a/20。

使用ZC －8接地电阻仪测土壤电阻率时，
a K π2=
ab MN R I V 2=∆
1I I =
土壤电阻率
aR R I I a I V K ab MN ππρ221
2==∆∙
= 式中：a ——电极间距
R ——ZC-8接地电阻仪测得的电阻值。

上述方法测得的土壤电阻率为该地区土壤电阻率的平均值，又称土壤视电阻率。

3、实验数据记录与处理
实验二：“极化曲线法”测定土壤腐蚀性
一、实验目的
1、对比金属在电介质溶液和土壤中的腐蚀现象
2、了解金属受土壤腐蚀时极化与去极化作用的发生与发展过程
3、学会用“极化曲线法”判断土壤腐蚀性
二、实验装置与原理
如图4所示，在塑料缸中放有含盐、含水量为某一百分比的均匀土壤，其上插入二根同样材料、形状及大小的金属电极A 和K ，插入深度相同。

金属电极K 上焊有绝缘导线，通过毫安表mA 及电阻箱R 与电源的负端相连，金属电极A 上也焊有绝缘导线，直接与电源正端相连。

两个电极间并有电压表V 。

实验所用电极是用镀锌电工螺栓（M12）棒改制而成，外径D ＝12毫米，电极插入深度h （厘米），实验时自行调整。

本实验采用恒电流的方法测量极化曲线（两极电位差△V 与电流密度i 的关系），以电流为自变量，通过调节电路中的电阻R 使某一恒电流通过电极。

当电表上指示的电位差及电流值达到稳定以后读数，为了使电池系统获得稳定极化电流，应采用高压，高阻实验装置。

如图5所示，B 为极化电源。

通常可取数十伏或数百伏的直流电源。

R C 为电池系统等效电阻，R 为可变电阻，根据欧姆定律，回路中的电流I 是由B 、R 、R C 、电源内阻R i 以及包括导线电阻，电压表内阻在内的电阻R x 来决定的。

它们之间是关系为：
x
i c R R R R B T +++＝ 当R >>x i c R R R ++则R B I =，这样由于电解池电阻或线路中接触点电阻变化引
起的电流变化可减少到很小的程度，极化电流I 值基本稳定，达到了控制极化电流的目的。

三、实验步骤
1．熟悉实验装置，看清各种仪表量程及直流表的接线方向。

2．用砂纸擦净金属电极，使之发出金属光泽。

3．埋金属电极时注意在塑料缸中央，并用手按紧金属电极周围的土壤，使之与金属接触良好，记下电极的埋深h 。

4．检查联接线路是否正确，电压表是否在零点。

5．根据给出的可变电阻范围，选好拟调节的电阻值（一种土样至少选四个测点，通常由大电阻开始测定），合上单点开关M ，接通电路，迅速观察电压表及电流表指示值的变化情况，待读数稳定后，记录下稳定的电流和电压值。

6． 调整可变电阻分别为90k Ω、70k Ω，50k Ω，30k Ω，重复上述操作，两次测定的时间间隔不少于五分钟，实验时注意各次测定中电流、电压达到稳定的时间变化。

7． 数据经检查无误后，拔出金属电极，观察电极表面现象，并记录在实验报告中。

8． 擦净电极，将实验装置恢复原状。

9． 将实测记录汇总于表，作出△V －i 曲线（极化曲线），可用以表明土壤的腐蚀性。

一般认为：土壤含水量为20 %，电位差为 500mv 时，电流密度大于0.3mA / cm 2 时，腐蚀性严重；同样条件下，电流密度小于0.050 mA / cm 2 时，腐蚀性较弱。

应该指出，本次实验原土的含水量未测，在目前的气候条件下是达不到含水量20％的。

3、记录数据
4、数据处理
Dh D A ππ+=
24 A
I i =将所测实验数据代入得i ，并作ΔV ～i 曲线 5、结论：
根据实测数据，作出极化曲线，判断土壤腐蚀性。