实验六 高阻计法测定高分子材料的体积电阻率和表面电阻率
聚合物体积电阻系数和表面电阻系数的测定-高分子物理-实验15-17
实验十五聚合物的体积电阻系数和表面电阻系数的测定一、实验目的1．掌握聚合物体积电阻系数和表面电阻系数的测试方法；2．比较极性与非极性聚合物的电阻系数数值范围。
二、实验原理材料的导电性是由于其内部存在传递电流的自由电荷，即载流子，在外加电场作用下，这些载流子作定向移动，形成电流。
导电性优劣与材料所含载流子的数量、运动速度有关。
常用电阻系数（电阻率）ρ或电导系数（电导率）σ表征材料的导电性，它们是一些宏观物理量，而载流子浓度和迁移率则是表征材料导电性的微观物理量。
大量高聚物是作为绝缘材料使用的，但具有特殊结构的高聚物可能成为半导体、导体，甚至人们提出了超导体的模型。
决定高聚物导电性的因素有化学结构、分子量、凝聚态结构、杂质以及环境（温度、湿度等）等。
饱和的非极性高聚物具有很好的电绝缘性能，理论上计算它们的电阻系数可达到1023欧姆·米，而实测值要小几个数量级，说明高聚物中除自身结构以外的因素（如残留的催化剂、各种添加剂等）对导电性能产生了不小的影响。
极性高聚物的电绝缘性次之，微量的本征解离产生导电离子，此外，残留的催化剂、各种添加剂等都可以提供导电离子。
而一些共轭高聚物如聚乙炔则可制成半导体材料，这是由于主链上π轨道相互交叠，π电子有较高的迁移率。
但是它们的导电性实际并不高，原因是受到电子成对的影响，电子成对后，只占有一个轨道，空出另一个轨道，两个轨道能量不同，电子迁移时必须越过轨道间的能级差，这样就限制了电子的迁移，材料导电率下降。
采用掺杂方法可以减小能级差，电子迁移速率提高。
Heeger（黑格，美国)、 MacDiarmid（麦克迪尔米德，美国）以及白川英树（日本）就成功地完成了用溴、碘掺杂聚乙炔，没有掺杂时聚乙炔的电导率为3.2X10-6Ω-1•cm-1，掺杂后竟达到了38Ω-1•cm-1，提高了1000万倍，接近金属铝和铜的电导率。
并且在发现聚乙炔的导电性后，黑格发现聚乙炔的磁性、电学、光学性质都异常。
实验六 高阻计法测定高分子材料的体积电阻率和表面电阻率
实验步骤
（1）采用三电极系统测试材料的体积电阻（Rv）和表面电阻 (Rs)时可按下图接线：
接低压端
接低压端
被测试样 接高压端 接高压端
被测试 样
测Rv
测Rs
实验步骤
（2）开始测试 测试短路 a)充电 （500V）15s以上 b)测试 读取1min时的数值 c)放电 30s以上 短路
测试 短路
开关 开
实验六
高阻计法测定高分子材料 的体积电阻率和表面电阻率
实验目的
1. 掌握高分子材料体积电阻率和表面电阻率的测
试方法；
2. 了解电学测试中标准样的制备； 3. 学会材料电学性能测试常用仪器——高阻计的 基本操作； 4. 了解高分子材料产生电导的物理本质及特点； 5. 掌握影响高分子材料电阻率的主要因素。
实验步骤
2 接通电源,合上电源开关,电源指示灯亮，仪器 预热10min。 3 将“方式选择”开关置于“测试”位置，即可 读数；如用定时器时，可将“定时”设定开关置 于“开”的位置，待到达设定时间，即可自动锁 定显示值。在进行下一次测试前，需将“定时” 设定开关置于“关”的位置。在测试绝缘电阻时， 可能会发现显示值有不断上升的现象，这是由于 介质的吸收现象所致，若在很长时间内未能稳定， 在一般情况下是取其测试开始后1min时的读数， 作为被测物的绝缘电阻值。
实验原理
• 仪器：
ZC36型高阻计外观图
实验原理
•试 装置
试样及电 极箱
高阻抗直 流放大器
指示 仪表
电源
实验原理
• 高阻计测量原理图
直 流 高 压 测 试 电 源
U
R0
放大器
实验试样及制备
根据材料的不同要求，将试样制成如图所示形状。
实验6 聚合物电阻的测定
实验6 聚合物电阻的测定一、实验目的1. 了解聚合物体积电阻和表面电阻的物理意义；2. 掌握ZC36型超高电阻计的使用方法。
二、实验原理聚合物的导电性，通常用与尺寸无关的体积电阻率（ρv）和表面电阻率（ρs）来表示。
体积电阻率ρv表示聚合物截面积为1cm2和厚1cm的单位体积对电流的阻抗。
ρv=R v S/h （1）式中，R v为体积电阻；S为测量电极的面积；h为试样的厚度。
表面电阻率ρs表示聚合物长1cm和宽1cm的单位表面对电流的阻抗。
ρs＝R s L/b （2）式中，R s为表面电阻；L为平行电极的长；b为平行电极间距。
电导率是电阻率的倒数。
电导是表征物体导电能力的物理量。
它是在电场作用下，物体中的载流子移动的现象。
高分子是由许多原子以共价键连接起来的，分子中没有自由电子，也没有可流动的自由离子（除高分子电解质含有离子外），所以它是优良的绝缘材料，其导电能力极低。
一般认为，聚合物的主要导电因素是由杂质所引起，称为杂质电导。
但也有某些具有特殊结构的聚合物呈现半导体的性质，如聚乙炔、聚乙烯基咔唑等。
当聚合物被加于直流电压时，流经聚合物的电流最初随时间而衰减，最后趋于平稳。
其中包括了3种电流，即瞬时充电电流、吸收电流和漏导电流（见图1）。
充电电流时间图1 流经聚合物的电流（1）瞬时充电电流是聚合物在加上电场的瞬间，电子、原子被极化而产生的位移电流，以及试样的纯电容性充电电流。
其特点是瞬时性，开始很大，很快就下降到可以忽略的地步。
（2）吸收电流是经聚合物的内部，且随时间而减小的电流。
它存在的时间大约几秒到几十分钟。
吸收电流产生的原因较复杂，可能是偶极子的极化、空间电荷效应和界面极化等作用的结果。
（3）漏导电流是通过聚合物的恒稳电流，其特点是不随时间变化。
通常是由杂质作为载流子而引起。
由于吸收电流的存在，在测定电阻（电流）时，要统一规定读取数值的时间（1min）。
另外，在测定中，通过改变电场方向反复测量，取平均值，以尽量消除电场方向对吸收电流的影响所引起的误差。
电阻率和表面电阻率
高阻计法测定高分子材料体积电阻率和表面电阻率2010年03月07日10：37 admins 学习时间：20分钟评论 0条高分子材料的电学性能是指在外加电场作用下材料所表现出来的介电性能、导电性能、电击穿性质以及与其他材料接触、摩擦时所引起的表面静电性质等。
最基本的是电导性能和介电性能,前者包括电导（电导率γ，电阻率ρ=1/γ）和电气强度（击穿强度Eb）；后者包括极化（介电常数εr)和介质损耗（损耗因数tgδ）。
共四个基本参数。
种类繁多的高分子材料的电学性能是丰富多彩的.就导电性而言，高分子材料可以是绝缘体、半导体和导体,如表1所示.多数聚合物材料具有卓越的电绝缘性能，其电阻率高、介电损耗小,电击穿强度高,加之又具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性及易成型加工性能，使它比其他绝缘材料具有更大实用价值，已成为电气工业不可或缺的材料。
高分子绝缘材料必须具有足够的绝缘电阻.绝缘电阻决定于体积电阻与表面电阻.由于温度、湿度对体积电阻率和表面电阻率有很大影响,为满足工作条件下对绝缘电阻的要求，必须知道体积电阻率与表面电阻率随温度、湿度的变化。
表1 各种材料的电阻率范围材料电阻率(Ω·m) 材料电阻率(Ω·m）超导体导体≤10-810—8~10-5半导体绝缘体10-5～107 107～1018除了控制材料的质量外，测量材料的体积电阻率还可用来考核材料的均匀性、检测影响材料电性能的微量杂质的存在。
当有可以利用的相关数据时，绝缘电阻或电阻率的测量可以用来指示绝缘材料在其他方面的性能,例如介质击穿、损耗因数、含湿量、固化程度、老化等。
表2为高分子材料的电学性能及其研究的意义。
表2 高分子材料的电学性能及测量的意义电学性能电导性能①电导（电导率γ，电阻率ρ=1/γ）②电气强度(击穿强度Eb）介电性能③极化（介电常数εr）④介电损耗（损耗因数tanδ)测量的意义实际意义①电容器要求材料介电损耗小，介电常数大，电气强度高.②仪表的绝缘要求材料电阻率和电气强度高，介电损耗低。
电阻率、体积电阻率、表面电阻率的区别与测定方法
电阻率、体积电阻率、表面电阻率的区别与测定方法什么是电阻率？电阻跟导体的材料、横截面积、长度有关。
导体的电阻与两端的电压以及通过导体的电流无关。
导体电阻跟它长度成正比，跟它的横截面积成反比．(1)定义或解释电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。
用某种材料制成的长为1米、横截面积为1mm2米。
的导体的电阻，在数值上等于这种材料的、电阻率。
(2)单位在国际单位制中，电阻率的单位是欧姆·米。
一般常用的单位是欧姆·毫米2／米。
(3)说明①电阻率ρ不仅和导体的材料有关，还和导体的温度有关。
在温度变化不大的范围内，几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化，即ρ=ρo(1+at)。
式中t是摄氏温度，ρo是O℃时的电阻率，a是电阻率温度系数。
②由于电阻率随温度改变而改变，所以对于某些电器的电阻，必须说明它们所处的物理状态。
如一个220 V100 W电灯灯丝的电阻，通电时是484欧姆，未通电时只有40欧姆左右。
③电阻率和电阻是两个不同的概念。
电阻率是反映物质对电流阻碍作用的属性，电阻是反映物体对电流阻碍作用的属性。
什么是体积电阻率？体积电阻率，是材料每单位体积对电流的阻抗，用来表征材料的电性质。
通常体积电阻率越高，材料用做电绝缘部件的效能就越高。
通常所说的电阻率即为体积电阻率。
，式中，h是试样的厚度（即两极之间的距离）；S是电极的面积，ρv 的单位是Ω·m（欧姆·米）。
材料的导电性是由于物质内部存在传递电流的自由电荷，这些自由电荷通常称为载流子，他们可以是电子、空穴、也可以是正负离子。
在弱电场作用下，材料的载流子发生迁移引起导电。
材料的导电性能通常用与尺寸无关的电阻率或电导率表示，体积电阻率是材料导电性的一种表示方式。
简言之，在绝缘材料里面的直流电场强度与稳态电流密度之商,即单位体积内的体积电阻.什么是表面电阻率？表面电阻：在试样的某一表面上两电极间所加电压与经过一定时间后流过两电极间的电流之商；访伸展流主要为流过试样表层的电流,也包括一部分流过试样体积的电流成分.在两电极间可能形成的极化忽略不计.表面电阻率：在绝缘材料的表面层的直流电场强度与线电流密度之商,即单位面积内的表面电阻.材料说明A、通常,绝缘材料用于电气系统的各部件相互绝缘和对地绝缘,固体绝缘材料还起机械支撑作用.一般希望材料有尽可能高的绝缘电阻,并具有合适的机械、化学和耐热性能.B、体积电阻班组可作为选择绝缘材料的一个参数,电阻率随温度和湿度的京戏化而显著变化.体积电阻率的测量常常用来检查绝缘材料是否均匀,或都用来检测那些能影响材料质量而又不能作其他方法检测到的导电杂质.C、当直流电压加到与试样接触的两电极间时,通过试样的电流会指数式地衰减到一个稳定值.电流随时间的减小可能是由于电介质极化和可动离子位移到电极所致.对于体积电阻小于10的10Ω.m的材料,其稳定状态通常在1min内达到.因此,要经过这个电化时间后测定电阻.对于电阻率较高的材料,电流减小的过程可能会持续几分钟、几小时、几天,因此需要用较长的电化时间.如果需要的话,可用体积电阻率与关系来描述材料的特性. D、由于体积电阻总是要被或多或少地包括到表面电阻的测试中去,因些近似地测量表面电阻,测得的表面电阻值主要反映被测试样表面污染的程度.所以,表面电阻率不是表面材料本身特性的参数,而是一个有关材料表面污染特性的参数.当表面电阻较高时,它常随时间以不规则的方式变化.测量表面电阻通常都规定11min的电化时间.电阻率的测量方法和精度1、方法：测量高电阻常用的方法是直接法和比较法.直接法是测量加在试样上的直流电压和流过试样的电流而求得试样电阻.直接法主要有检流计法和直流放大法（高阻计法）比较法主要有检流计法和电桥法.2、精度：对于大于10的10Ω的电阻,仪器误差应在±20%的范围内；对于不大于10的10Ω的电阻,仪器误差应在±10%的范围内.3、保护：测量仪器用的绝缘材料一般只具有与被测材料差不多的性能.试样的测试误差可以由下列原因产生：①外来寄生电压引起的杂散电流通渠道.通常不知道它的大小,并且有漂移的特点；②测量线路的绝缘材料与试样电阻标准电阻器或电流测量装置的并联.使用高电阻绝缘奢侈可以改善测量误差,但这种方法将使仪器昂贵而又笨重,而且对高阻值试样的测量仍不能得到满意的结果.较为满意的改进方法是使用保护技术,即在所有主要的绝缘部位安置保护导体,通过它截信了各种可能引起误差的杂散电流；将这些导电联接在一起组成保护系统,并与测量端形成一个三端网络.当线路连接恰当时,所有外来寄生电压的杂散电流被子保护系统分流到测量电路以下,这就可大大减少误差的可能性.在系统的保护端和被保护端之间存在的电解电势,接触电势或热电运势较小时,均能补偿掉,使它们在测量中不引起显著误差.在电流测量中,由于被保护端和保护端之间的电阻与电流测量装置并联可能产生误差,因此前者至少应为电流测量装置输入电阻的10倍,最好为100倍.在电桥法测量中,保护端与测量端带有大致相同的电位,但电桥中的一个标准电阻与不保护端和保护端之间的电阻并联,因此,后者至少为标准电阻的10倍,最好20倍.在开始测试前先断开电源和试样的连线进行一次测量,此时设备应在它的灵敏度许可范围内指示无穷大的电阻.可用一些已知值的标准电阻业检查设备运行是否良好.体积电阻率为了测业体积电阻率,使用的保护系统应能抵消由表面电流引起的误差.对表面泄漏可忽略的试样,在测量体积电阻时可以去掉保护.在被保护电极与保护电极之间的试样表面上的间隙宽度要均匀,并且在表面泄漏不致引起测量误差的条件下间隙应尽可能窄,实际使用时最小为1MM.表面电阻率为测定表面电阻率,使用的保护系统应尽可能地抵消体积电阻引起的影响。
高阻计
高阻计法测定高分子材料体积电阻率和表面电阻率高分子材料的电学性能是指在外加电场作用下材料所表现出来的介电性能、导电性能、电击穿性质以及与其他材料接触、摩擦时所引起的表面静电性质等。
最基本的是电导性能和介电性能，前者包括电导(电导率γ，电阻率ρ=1/γ)和电气强度(击穿强度Eb)；后者包括极化(介电常数εr)和介质损耗(损耗因数tg δ)。
共四个基本参数。
种类繁多的高分子材料的电学性能是丰富多彩的。
就导电性而言，高分子材料可以是绝缘体、半导体和导体，如表1所示。
多数聚合物材料具有卓越的电绝缘性能，其电阻率高、介电损耗小，电击穿强度高，加之又具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性及易成型加工性能，使它比其他绝缘材料具有更大实用价值，已成为电气工业不可或缺的材料。
高分子绝缘材料必须具有足够的绝缘电阻。
绝缘电阻决定于体积电阻与表面电阻。
由于温度、湿度对体积电阻率和表面电阻率有很大影响，为满足工作条件下对绝缘电阻的要求，必须知道体积电阻率与表面电阻率随温度、湿度的变化。
表1 各种材料的电阻率范围材料电阻率(Ω·m) 材料电阻率(Ω·m)超导体导体≤10-810-8～10-5 半导体绝缘体10-5～107 107～1018除了控制材料的质量外，测量材料的体积电阻率还可用来考核材料的均匀性、检测影响材料电性能的微量杂质的存在。
当有可以利用的相关数据时，绝缘电阻或电阻率的测量可以用来指示绝缘材料在其他方面的性能，例如介质击穿、损耗因数、含湿量、固化程度、老化等。
表2为高分子材料的电学性能及其研究的意义。
表2 高分子材料的电学性能及测量的意义电学性能电导性能①电导（电导率γ，电阻率ρ=1/γ）②电气强度（击穿强度Eb）介电性能③极化（介电常数εr）④介电损耗（损耗因数tanδ）测量的意义实际意义①电容器要求材料介电损耗小，介电常数大，电气强度高。
②仪表的绝缘要求材料电阻率和电气强度高，介电损耗低。
③高频电子材料要求高频、超高频绝缘。
高分子材料专业实验实验指导书
图 3 球晶的双折射示意图 由此可见，在起偏镜的方向上，为零，OR=；在检偏镜方向上，为零，OR= ； 在这些方向上分子链的取向使偏振光不能透过检偏镜，视野呈黑暗，形成 Maltase 十字。 此外，在有的情况下，晶片周期性地扭转，从一个中心向四周生长。这样，在偏光显微镜 中就会看到由此而产生的一系列消光同心圆环，如图 4 所示。 在多数情况下， 偏光显微镜下观察到的球晶形态不是球状， 而是一些不规则的多边形。 这是由于许多球晶以各自的任意位置的晶核为中心，不断向外生长，当增长的球晶和周围 相邻球晶相碰时，则形成任意形状的多面体(见图 2)。体系中晶核越少，球晶碰撞的机会愈 小，球晶可以长的很大；相反，则球晶长不大。
sp
(3)特性粘度[]
0 r 1 0
其定义为比浓粘度sp/c 或对数粘度 lnr/c 在无限稀释时的外推值， 即
lim c 0
sp
c
lim
ln r c 0 c
[]又称为极限粘度，其值与浓度无关，量纲是浓度的倒数。 实验证明，对于给定聚合物在给定的溶剂和温度下，[]的数值仅由样品的粘均相对分子质 量 M 所决定。实践证明，[]与 M 的关系如下：
图 2 乌氏粘度计
乌氏毛细管粘度计(如图 2 所示) 恒温装置(玻璃缸水槽、加热棒、控温仪、搅拌器)，秒表(最小单位 0.01s)，吸耳球， 夹子，2000mL 容量瓶，500mL 烧杯，砂芯漏斗(#5)。 四、实验步骤 1．溶液配制 取洁净干燥的聚乙烯醇样品，在分析天平上准确称取 2.000g± 0.001g，溶于 500mL 烧 杯内(加纯溶剂 200mL 左右)，微微加热，使其完全溶解，但温度不宜高于 60℃，待完全溶 解后用砂芯漏斗滤至 2000mL 容量瓶内(用纯溶剂将烧杯洗 2—3 次滤入容量瓶内)，稀释至 刻度，反复摇匀后待用。 2．安装粘度计 将干净烘干的粘度计，用过滤后的纯溶剂洗 2~3 次，然后将过滤好的纯溶剂从 A 管加 入至 F 球的 2/3~3/4，再固定在恒温 30.0℃± 0.1℃的水槽中，使其保持垂直，并尽量使 E 球 全部浸泡在水中，最好使 a、b 两刻度线均没入水面以下(如图 3 所示)。安装时除注意垂直 外，还应注意固定的是否牢固，在测量的过程中不至引起数据的误差。 3．纯溶剂流出时间 t0 的测定 恒温 10~15min 后，开始测定。闭紧 C 管上的乳胶管，用吸耳球从 B 管口将纯溶剂吸 至 G 球的一半，拿下吸耳球打开 C 管，记下纯溶剂流经 a、b 刻度线之间的时间 t0，重复 几次测定，直到出现三个数据，两两误差小于 0.2s，取这三次时间的平均值。
电阻率和表面电阻率
高阻计法测定高分子材料体积电阻率和表面电阻率2010年03月07日10:37 admins 学习时间：20分钟评论 0条高分子材料的电学性能是指在外加电场作用下材料所表现出来的介电性能、导电性能、电击穿性质以及与其他材料接触、摩擦时所引起的表面静电性质等。
最基本的是电导性能和介电性能，前者包括电导(电导率γ，电阻率ρ=1/γ)和电气强度(击穿强度Eb)；后者包括极化(介电常数εr)和介质损耗(损耗因数tg δ)。
共四个基本参数。
种类繁多的高分子材料的电学性能是丰富多彩的。
就导电性而言，高分子材料可以是绝缘体、半导体和导体，如表1所示。
多数聚合物材料具有卓越的电绝缘性能，其电阻率高、介电损耗小，电击穿强度高，加之又具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性及易成型加工性能，使它比其他绝缘材料具有更大实用价值，已成为电气工业不可或缺的材料。
高分子绝缘材料必须具有足够的绝缘电阻。
绝缘电阻决定于体积电阻与表面电阻。
由于温度、湿度对体积电阻率和表面电阻率有很大影响，为满足工作条件下对绝缘电阻的要求，必须知道体积电阻率与表面电阻率随温度、湿度的变化。
表1 各种材料的电阻率范围材料电阻率(Ω·m) 材料电阻率(Ω·m)超导体导体≤10-810-8～10-5 半导体绝缘体10-5～107 107～1018除了控制材料的质量外，测量材料的体积电阻率还可用来考核材料的均匀性、检测影响材料电性能的微量杂质的存在。
当有可以利用的相关数据时，绝缘电阻或电阻率的测量可以用来指示绝缘材料在其他方面的性能，例如介质击穿、损耗因数、含湿量、固化程度、老化等。
表2为高分子材料的电学性能及其研究的意义。
表2 高分子材料的电学性能及测量的意义电学性能电导性能①电导（电导率γ，电阻率ρ=1/γ）②电气强度（击穿强度Eb）介电性能③极化（介电常数εr）④介电损耗（损耗因数tanδ）测量的意义实际意义①电容器要求材料介电损耗小，介电常数大，电气强度高。
高电阻率测量
充电电流
瞬时充电电流
吸收电流
由于吸收电流的存在， 电流达到稳定值一般 需要一分钟时间，因 此，在测定电阻(电流) 时，要统一规定读取 数值的时间(1min)。
漏导电流
图3 流经绝缘体的电流
时间
实验设备
ZC36型高阻计
该仪器是一种直流式的超高电阻计和微电流两用仪器。仪 器的最高量限电阻值1017Ω，微电流10-14A微电流。 适用对绝缘材料、电工产品、电子设备以及元件的绝缘电 阻测量和高阻兆欧电阻的测量，也可用于微电流测量。
1
2
3
4
5
MΩ μ A
+
13 6 7 8 9 10 11 12 14 15 16 17
图 4 ZC36型10 17 Ω超高电阻10－14A微电流测试仪面板
1－指示表；2－倍率选择开关；3－测试电压选择开关；4－“＋”、“－”极性开关； 5－“放电、测试”开关， 6－输入端钮；7－接地端钮；8－高压端钮（红色）； 9－“输入短路开关”；10－“0、∞”旋钮；11－满度调整旋钮；12－电源开关； 13－指示灯；14－测量端；15－接地端；16－高压端；17－Rs、Rv旋钮。
将倍率开关由×102位置转至“满度”位置，把“输入短路”开关下拨至“开 路”，这时指针应从“∞”位置指向“满度”，即“1”位置。如果偏离，则调节 “满度”电位器，使之刚好到“满度”。
五、测试
1、试样放入
2、测试过程
选择测试类 型。Rv体 积电阻，Rs 表面电阻， 选择电压开 关。从低压 10V开始。
了解影响测试结果的主要因素。
实验原理
材料的导电性能
表1 各种材料的电阻率范围
材料 导体 半导体 电阻率(Ω·m) ≤10-5 10-5～107
高中物理实验测量电阻率的方法
高中物理实验测量电阻率的方法在高中物理实验中，测量电阻率是一个常见且重要的内容。
电阻率用来描述物质阻止电流流动的能力，是物质本身的固有属性。
准确测量电阻率对于理解材料特性以及应用研究具有重要意义。
本文将介绍几种高中物理实验中常见的测量电阻率的方法。
一、细丝电阻器法细丝电阻器法是一种简单而又精确的方法，适用于测量导体的特定部分的电阻率。
具体步骤如下：1. 准备一根长度较长、直径较细的、电阻率已知的细丝。
比如可以使用铜细丝。
2. 将细丝固定好，形成一个平行电路。
可以将细丝缠绕在一个绝缘材料上，以防短路。
3. 测量细丝的长度和直径。
使用显微镜和卡尺等仪器可以精确测量。
例如，假设细丝的长度为L，直径为d。
4. 通过细丝上通过电流I可以获得电压V。
计算电阻率的公式为：ρ = (π * d² * R) / (4 * L * I)，其中R为测量到的电阻值。
5. 根据测量值计算得出物质的电阻率ρ。
细丝电阻器法的优点是使用简单、准确度高。
在实验过程中，需要注意保持细丝电路的平行和固定，以及对长度和直径的测量要准确。
二、悬线法悬线法是常见的测量电阻率的方法之一，适用于测量导体的整体电阻率。
具体步骤如下：1. 准备一个横截面积已知的导线，比如可以使用均匀截面积的铜导线。
2. 将导线固定在两个绝缘材料上，形成一个悬挂状态。
3. 对悬线处注入稳定电流，测量电流值I。
4. 测量悬线两端的电压差V。
5. 计算导线的电阻率ρ，公式为：ρ = (V * A) / (I * L)，其中A为导线的横截面积，L为导线的长度。
悬线法的优点是可以测量导线的整体电阻率，操作相对简便。
在实验时，需要注意保持导线的悬挂和固定状态，并且对电流和电压的测量要准确。
三、桥式测量法桥式测量法是一种较为精密的测量电阻的方法，常用于测量材料样品的电阻率。
具体步骤如下：1. 准备一个电阻桥仪器，其中包括一个未知电阻R_x和一个标准电阻（已知电阻）R_s。
聚合物体积电阻系数和表面电阻系数的测定-高分子物理-实验15-17
实验十五聚合物的体积电阻系数和表面电阻系数的测定一、实验目的1．掌握聚合物体积电阻系数和表面电阻系数的测试方法；2．比较极性与非极性聚合物的电阻系数数值范围。
二、实验原理材料的导电性是由于其内部存在传递电流的自由电荷，即载流子，在外加电场作用下，这些载流子作定向移动，形成电流。
导电性优劣与材料所含载流子的数量、运动速度有关。
常用电阻系数（电阻率）ρ或电导系数（电导率）σ表征材料的导电性，它们是一些宏观物理量，而载流子浓度和迁移率则是表征材料导电性的微观物理量。
大量高聚物是作为绝缘材料使用的，但具有特殊结构的高聚物可能成为半导体、导体，甚至人们提出了超导体的模型。
决定高聚物导电性的因素有化学结构、分子量、凝聚态结构、杂质以及环境（温度、湿度等）等。
饱和的非极性高聚物具有很好的电绝缘性能，理论上计算它们的电阻系数可达到1023欧姆·米，而实测值要小几个数量级，说明高聚物中除自身结构以外的因素（如残留的催化剂、各种添加剂等）对导电性能产生了不小的影响。
极性高聚物的电绝缘性次之，微量的本征解离产生导电离子，此外，残留的催化剂、各种添加剂等都可以提供导电离子。
而一些共轭高聚物如聚乙炔则可制成半导体材料，这是由于主链上π轨道相互交叠，π电子有较高的迁移率。
但是它们的导电性实际并不高，原因是受到电子成对的影响，电子成对后，只占有一个轨道，空出另一个轨道，两个轨道能量不同，电子迁移时必须越过轨道间的能级差，这样就限制了电子的迁移，材料导电率下降。
采用掺杂方法可以减小能级差，电子迁移速率提高。
Heeger（黑格，美国)、 MacDiarmid（麦克迪尔米德，美国）以及白川英树（日本）就成功地完成了用溴、碘掺杂聚乙炔，没有掺杂时聚乙炔的电导率为3.2X10-6Ω-1•cm-1，掺杂后竟达到了38Ω-1•cm-1，提高了1000万倍，接近金属铝和铜的电导率。
并且在发现聚乙炔的导电性后，黑格发现聚乙炔的磁性、电学、光学性质都异常。
高分子材料专业实验-电性能
电性能一、介电强度和耐电压实验1.实验目的○1.了解测定高分子材料介电强度和耐电压值的基本原理○2.掌握高分子材料材料介电强度和耐电压值的测定方法2.实验原理本方法是用连续均匀升压或者逐级升压的方法，对试样施加交流电压，直至击穿，测出击穿电压值，计算试样的介电强度，用迅速升压的方法，将电压升到规定值，保持一定的时间试样不击穿，记录电压值和时间，即为此试样的耐电压值，以千伏和分表示。
本方法适用于固体电工绝缘材料如绝缘漆、树脂和胶、浸渍纤维制品、层压制品、云母及其制品、塑料、薄膜复合制品、陶瓷和玻璃等在工频电压下击穿电压，介电强度和耐电压值的测试。
对有些绝缘材料如橡胶以及橡胶制品，薄膜等的上述性能实验，可按照有关标准或者参考本标准进行。
3.实验试样本次实验采用多型腔圆片模具注塑成型的高密度聚乙烯圆片试样，试样尺寸直径为120mm，试样外观：表面要平整、均匀、没有裂纹、气泡和机械等缺陷试样数量：不得少于3个4.实验设备轻型高压实验变压器YDQ10/100放电球隙测压器规格Φ100M/m (泸州试验变压器厂) 1台球形电极游标卡尺1条5.实验操作①按连续均匀开压法，先安装好式样，即将HDPE圆片放在2球中间夹住；②通过变压器控制器连续升压，直到听到击穿的声响，电压表指针所指最大值即为击穿电压。
6.实验结果7.思考讨论1.用不同的试样制备方法所得试样测试结果有何不同？为什么？答：用不同的试样制备方法制得的试样，其均匀性密度及杂质含量会有所不同，而这些都会使击穿电压发生变化。
2试样中的含水量对测定结果有何影响？答：由于水未及性分子在交变电场作用下十分活跃，会加速试样的击穿，也就是说降低试样的介电强度。
含水率越大，水份越多，能明显增加高聚物导电的极性杂质。
3.实验条件对实验有何影响？如何影响？答：在较低温度段下的升高，一方面使聚合物的粒度降低，极性链的活动增强，导电能力增加，击穿强度降低；另一方面，在较高的温度段下，分子热运动加剧，对偶极转动干扰增加，使极化减弱，导电能力下降，击穿强度增大。
表面体积电阻率的标准测试方法
绝缘材料的直流电阻率或电导率的标准测试方法该标准发布在名为D 257的标准文件中；紧跟标准文件名称后的数字表示最初采用的年份，对于修订版本而言，表示最近一次修订的年份。
括号里的数字表示最近一次通过审批的年份，上标ε表示自从最后一次修订或通过审批以来的编辑性的修改。
1、适用范围1.1这些测试方法涵盖了直流绝缘电阻率、体积电阻率和表面电阻率的测量步骤。
通过试样、电极的几何尺寸和这些测量方法可以计算得到电绝缘材料的体积和表面电阻，同时也可以计算得到相应的电导率和电导。
1.2这些测试方法不适用测量适度导电的材料的电阻和电导.采用测试方法D4496来表征这类材料。
1.3这个标准描述了测量电阻或电导的几种可替换的方法。
最适合某种材料的测试方法是采用适用于该材料的标准ASTM测试方法，而且这种标准测试方法定义了电压应力的极限值和有限的通电时间，以及试样的外形和电极的几何形状。
这些单个的测试方法能更好的表示出结果的精度和偏差。
1.4测试步骤出现在下列部分中：测试方法或步骤部分计算13测试仪器和方法的选择7清洁固体试样10。
1试样的处理11屏蔽电极的有限区域附录X2电极系统 6影响绝缘电阻或电导测量的因素附录X1湿度控制11。
2液体试样和电池9。
4精度和偏差15电阻或电导测量的步骤12参考文件 2报告14取样8意义和使用 5试样安装10测试方法总结 4专业术语 3绝缘材料表面、体积电阻或电导的测试试样9典型测试方法附录X31。
5 这个标准并没有列出与其应用相关的所有安全方面的考虑。
使用该标准的用户需要建立适当安全、健康的操作规范和确立使用前监管限制的适用范围。
2、参考文件2。
1 ASTM标准D150 电绝缘固体的交流损耗特性和介电常数的测试方法D374 电绝缘固体的厚度的测量方法D1169 电绝缘液体的电阻率的测试方法D1711 与电绝缘体相关的术语D4496 适度导电材料的直流电阻和电导的测试方法D5032 通过水甘油溶液保持恒定相对湿度的做法D6054 处理测试用电绝缘材料的方法E104 通过水溶液保持恒定的相对湿度的做法3、术语3。
高分子材料的表面电阻与体积电阻的测定
实验报告：高分子材料的表面电阻与体积电阻的测定一、实验目的加深理解表面电阻率PS与体积电阻率p v的物理意义，掌握超高电阻测试仪的使用。
二、实验原理大多数高分子材料的固有电绝缘性质已长期被利用来约束和保护电流，使它沿着选定的途径在导体中流动，或用来支持很高的电场，以免发生电击穿。
高分子材料的电阻率范围超过20个数量级，耐压高达100万伏以上。
加上其他优良的化学、物理和加工性能，为满足所需要的综合性能指标提供了广泛的选择余地。
可以说，今天的电子电工技术离不开高分子材料。
高分子的电学性质是指高分子在外加电压或电场作用下的行为及其所表现出来的各种物理现象，包括在交变电场中的界电性质，在弱电场中的导电性质，在强电场中的击穿现象以及发生在高分子表面的静电现象。
随着科学技术的发展，特别是在尖端科学领域里，对高分子材料的电学性能指标，提出了越来越高的要求。
高分子半导体、光导体、超导体和永磁体的探索，已取得了不同程度的进展。
高分子材料的电性能往往相当灵敏地反映出材料内部结构的变化和分子运动状况，电性能测试是研究高分子的结构和分子运动的一种有力手段。
材料的导电性是用电阻率p （单位：欧•米）或电导率（7 （单位：欧-1•米）来表示的。
两者互为倒数，并且都与试样的尺寸无关，而只决定于材料的性质。
工程上习惯将材料根据导电性质粗略地分为超导体、导体、半导体和绝缘体四类。
表1材料导电性质及电阻率范围在一般高分子中，特别是那些主要由杂质解离提供载流子的高分子中，载流子的浓度很低，对其他性质的影响可以忽略，但对高绝缘材料电导率的影响是不可忽视的。
在高分子的导电性表征中，需要分别表示高分子表面与体内的不同导电性，常常采用表面电阻率p s与体积电阻p v率来表示。
在提到电阻率而又没有特别指明的地方通常就是指体积电阻率。
将平板试样放在两电极之间，施于两电极上的直流电压和流过电极间试样表面上的电流之比，为表面电阻；施于两电极上的直流电压和流过电极间试样的体积内的电流之比为体积电阻。
高聚物的体积与表面电阻
a、 测体积电阻系数：
图1
v ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱv
电极面积近似计算可采用：
S d
S
式中 D0 r1 r2 电极面积精确计算可采用：
D02
4
(1
2 2 ) DD0
S
式中 d [
D02
4
(1
g ln cosh( )] 4 d
2
【实验分析】
本实验先后几组均没有得到理想数据。而且大家都测定了 PC 的数据，实验结果也不尽 相同。 而 PP 则更是千差万别， 但是大家测量 PP 时电流均衰减到了 0。 PP 的表面本身不平， 放在台上时存在接触问题。如果有接触不良情况，本身就不导电的 PP 就更不可能测出电阻 了。单凭那个重块还不足以把 PP 片压平。 再者，由于电流已经到了-14 量级，任何轻微的干扰都可能让示数不准。实验时我敲了 一下桌子，指针就突然向右偏转了好多。可见本实验需要十分精密的操作，影响因素太多。
6.
注意事项
1. 2. 3. 换接试样时须关掉高压和短路输入开关； 操作高阻计旋钮时应小心，不要使高阻计超量程； 本实验在测 Rv 时电极面积可采用近似计算法。
7. 8.
实验条件
干温度计 26.6℃，湿温度计 19.7℃，相对湿度 41%。
实验数据
当在仪器上加聚丙烯试样时，电流值衰减到 0，电阻无穷大，未能测出。以下实验所用 试样为掺杂碳纳米管的 PC。
8.1. PC 表面电阻测量 测试电压 250V，量程 102 μA 。
表 1.PC 表面电阻实验数据 时间/s 15 30 45 60 90 120 180 210
PC表 面 电 阻 系 数 测 量 31 30.8 30.6 30.4 30.2
体积电阻和表面电阻
体积电阻系数和表面电阻系数测定一、实验目的了解测定高分子材料体积电阻系数和表面电阻系数测定的基本原理。
掌握高分子材料材料体积电阻系数和表面电阻系数测定的测定方法。
二、实验原理本方法是对试样施加直流电压，采用高阻计或检流计测定试样体积电流方向的直流电场 强度和该处电流密度。
直流电场强度与该处电流密度之比，即为体积电阻系数ρV =R V Sd式中 ρV 体积电阻系数，Ω·cm R V 体积电阻，Ω S 测试电极面积 d ： 试样厚度，mm沿试样表面电流方向的直流电场强度与单位长度的表面传导电流之比，即表面电阻系数， ρS = R S2∏Ln （d 2/d 1）式中 ρS 表面电阻系数，Ω R S 表面电阻，Ωd 2 电极直径， cm d 1 保护电极内径，cm本方法适用于固体电工绝缘材料如绝缘漆、树脂和胶、浸渍纤维制品、层压制品、云母 及其制品、塑料、薄膜复合制品、陶瓷和玻璃等的体积电阻系数和表面电阻系数的测试。
对 有些绝缘材料和橡校及橡胶制品、薄膜等的上述性能实验可按有关标准进行。
三、实验原料高密度聚乙烯圆片 直径100mm 厚度3mm四、实验设备精密变流稳压器 Ys8I-3000VA 宜昌电工仪器厂 微电流测试仪 上海第六电表厂 高阻计 上海第六电表厂五、实验条件实验电压为100—1000V,误差范围±5%实验环境常态实验温度为20±5%相对湿度65±5%本实验为板状试样其与电极配置如右图：六、实验步骤1.将处理好的试样放在电极上装好，调至表面电阻档。
2.估计材料电阻，调至所估计的档位，对材料充电15s，然后测试读取数值3.放电一分钟后，更换为体积点阻档，充电15s，测试读出体积电阻值4.按相同方法测试三组试样七、实验结果表1 实验参数项目数值平板测量电极直径/d150mm平板保护电极内径/d254mm保护电极和测量电极间厚度2mm充电时间15s表2 电阻数据试样号表面电阻/Ω体积电阻/Ω厚度/mm1 7.1×10157.8×1015 3.002 7.0×1015 6.9×1015 3.003 7.1×10157.0×1015 3.00 计算结果表面电阻系数ρS = R S 2∏Ln（d2/d1）式中 ρS 表面电阻系数，Ω R S 表面电阻，Ωd 2 电极直径， cm d 1 保护电极内径，cm 以第一组数据为例，代入数据得： ρS =7.1×1015×2×3.14Ln （5.4/5）＝5.79×1017Ω体积电阻系数 ρV =R V Sd式中 ρV 体积电阻系数，Ω·cm R V 体积电阻，ΩS 测试电极面积 d ： 试样厚度，mm 以第一组数据为例，代入数据得：ρV =7.8×1015× 20.25*53.00＝1.62×1016Ω·cm同理得出其它组数据如下表：表3.体积电阻系数和表面电阻系数1 1.62×1016 5.79×10172 1.44×1016 5.71×10173 1.46×1016 5.79×1017 平均值1.51×10165.76×1017材料体积电阻系数为1.51×1016Ω·cm ；表面电阻系数为5.76×1017Ω八、结果讨论九、思考题1、实验表面粗糙程度对实验的影响：答：表面不平整，会导致电极不能平行排列，电极间不能形成直线的直流电场，产生误差》2、环境温度对测试结果的影响：答：非极性聚合物不存在导电离子，导电载离子来源于杂质，加工中引入的可分解分子，由于热离解和偶合平衡，当温度变化时平衡被打破，会影响实验结果3、分子结构和聚集态结构对材料体积电阻、表面电阻的影响：答：非极性聚合物没有导电离子，绝缘性能很好，如聚乙烯等；高极性聚合物，可能发生微量本征解离，提供本征的导电离子，如聚酰胺，电阻率在1012～1016Ω·m；共轭高聚物是高分子导电材料，由于共轭效应，电场作用下∏电子可以在共轭体系上定向运动而导电，电阻大幅下降。
超高电阻、电阻率和绝缘材料的精确测量
超高电阻、电阻率和绝缘材料的精确测量橡胶、塑料、电木等，作为绝缘材料，在我们的电子和电力产品设计时必不可少。
但不知您想过没有，您选择的材料的电阻性能到底怎么样，在各种工作场景或温度情况下，其电阻或电阻率有多大，是否能满足产品的设计要求？如下表所示，金属和合金的电阻率都很小；而电木、橡胶的电阻率都很大。
在供电、输电线路中，为了减小损耗，要选用铜、铝等低电阻率的材料制作导线；外层绝缘部分又要选用橡胶等高电阻率的材料。
几种常用材料20℃时的电阻率☟材料ρ(Ω·m)材料ρ(Ω·m)银 1.65x10⁻8镍铬合金 1.0x10-6铜 1.75x10⁻8碳 3.5x10-5铝 2.83x10-8硅 2.3x103铁9.78x10-8电木1010~1014锰铜合金 4.4x10-7橡胶1013~1016很多工程师，在验证材料的电阻特性时，可能首先会想到用数字万用表。
但即便是我们最高性能的六位半数字万用表，其测量电阻的最高量程，只有1GΩ。
但我们设计中采样的绝缘材料，随随便便都超高1GΩ！测量大电阻，为啥如此之难呢？如何测量TΩ甚至PΩ的电阻呢？肯定是利用欧姆定律电阻测量时，通常是用施加电流激励，测量电阻端的电压，按照欧姆定律就可以获得电阻值，如测量100KΩ的电阻，10uA电流激励下，测量1V电压。
但是，如果0.1TΩ的被测电阻，依然施加10uA电流，请问电压是多少伏呢？10 uA x 0.1TΩ = 1MV这个电压值是否会让工程师感到恐怖！因此，高阻测量时，采用电压激励，测量电流值的方法。
传统的万用表，已经无法胜任，需要动用皮安计和高阻计，例如是德科技的B2985B。
在测量0.1TΩ的电阻时，它可以施加最高1000V的电压，而电流测量分辨率是0.01fA！其电阻测量能力可以达到10PΩ级，即1016级别！2985B 皮安计和高阻计B2985B 实测100GΩ电阻对于绝缘体或高阻来说，材料的电阻率往往比电阻值本身更受关注。
高分子性能测试-电学性能
高分子性能测试第六章其他性能6.3电性能试验高分子材料由于其优异的电学性能，在电子和电工技术上得到极为广泛的应用高分子材料的电学性能是指它术上得到极为广泛的应用。
高分子材料的电学性能是指它们在外加电压或电场的作用下的行为以及表现出来的各种物理现象，包括在交变电场中的介电性质，在弱电场中的导电性能，在强电场中的击穿现象以及发生在高聚物表面的静电现象等。
高分子材料电学性质往往非常灵敏地反映材料内部结构的变化和分子运动状况，因而能作为力学性变能测量的补充。
电性能试验方法种类：电阻率测定、介电强度测定、介电常数和介质损耗角正切测定、耐电弧测定强度测定介电常数和介质损耗角正切测定耐电弧测定等。
6.3电性能试验电阻率电阻率是用来表示物质电阻特性的物理量电阻率是用来表示物质电阻特性的物理量。
某种材料制成米横截面积是平方米在常某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的在常温下（20℃时）导线的电阻，叫做这种材料的电阻率导体体积电阻率低于106Ω•cm，半导体在106-109Ω•cm，缘体则高于绝缘体则高于109Ω•cm塑料材料决大多数为绝缘体。
6.3电性能试验6.3.1电阻率测定体积１体积电阻Rν和表面电阻Rｓ：通过试样的总漏电流I是体积漏电流Iv与表面漏电流Is之和：I Iv+Is >R U/(Iv+Is)I=Iv+Is=>R=U/(Iv+Is)加于绝缘材料电极上的直流电压U与施加电压一定时间后的稳态体积漏电流定时间后的稳态体积漏电流Iv之比称为体积电阻Rv：Rv=U/IvR U/I同样表面电阻Rs=U/IsRv和Rs是并联在一起，所以1/R=1/Rv+1/Rs.6.3电性能试验6.3.1电阻率测定2定义体积电阻：在试样的相对两表面上放置的两电极间所加直流电压与流过两个电极之间的稳态电流之商；该电流不包括沿材料表面的电流。
在两电极间可能形成的极化忽略不计。
体积电阻率：在绝缘材料里面的直流电场强度与稳态电流密度之商，即单位体积内的体积电阻。
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实验原理
• 仪器：
ZC36型高阻计外观图
实验原理
• 仪器结构
直流高压 测试电源
放电测试 装置
试样及电 极箱
高阻抗直 流放大器
指示 仪表
电源
实验原理
• 高阻计测量原理图
直 流 高 压 测 试 电 源
Uபைடு நூலகம்
R0
放大器
实验试样及制备
根据材料的不同要求，将试样制成如图所示形状。
实验步骤
1.使用前
• • • • • • • a“电源开关”置于“关”的位置。 b“额定电压选择”开关置于所需要的电压档 （一般额定电压为100V）。 c“方式选择”开关置于“放电”位置。 d“电阻量程选择”开关置于： 当被测物的阻值为已知时，则选相应的档。 当被测物的阻值为未知时，则选106Ω的档。 e“定时”设定开关置于“关”的位置。
实验六
高阻计法测定高分子材料 的体积电阻率和表面电阻率
实验目的
1. 掌握高分子材料体积电阻率和表面电阻率的测
试方法；
2. 了解电学测试中标准样的制备； 3. 学会材料电学性能测试常用仪器——高阻计的 基本操作； 4. 了解高分子材料产生电导的物理本质及特点； 5. 掌握影响高分子材料电阻率的主要因素。
开 关
实验步骤
结束时，先关闭总电源，取出试样，并
将面板上各开关恢复到测试前的位置。
数据处理
（1）求体积系数ρv
Ae v Rv t
Ae
4
( d1 g ) 2
数据处理
(2)求表面电阻系数ρs
2 s Rs d2 ln d1
安全提示
• 接到仪器输入端的导线必须用高绝缘屏蔽 线（绝缘电阻应>1017Ω），其长度不应超 过1m。
思考题
• 试样尺寸大小对测试结果有何影响？
• 高分子的电阻率温度依赖关系与金属的有 何不同?为什么？ • 高分子的分子结构和聚集态结构与材料的 体积电阻率和表面电阻率之间有何关系？
实验步骤
（1）采用三电极系统测试材料的体积电阻（Rv）和表面电阻 (Rs)时可按下图接线：
接低压端
接低压端
被测试样 接高压端 接高压端
被测试 样
测Rv
测Rs
实验步骤
（2）开始测试 测试短路 a)充电 （500V）15s以上 b)测试 读取1min时的数值 c)放电 30s以上 短路
测试 短路
开关 开
实验步骤
2 接通电源,合上电源开关,电源指示灯亮，仪器 预热10min。 3 将“方式选择”开关置于“测试”位置，即可 读数；如用定时器时，可将“定时”设定开关置 于“开”的位置，待到达设定时间，即可自动锁 定显示值。在进行下一次测试前，需将“定时” 设定开关置于“关”的位置。在测试绝缘电阻时， 可能会发现显示值有不断上升的现象，这是由于 介质的吸收现象所致，若在很长时间内未能稳定， 在一般情况下是取其测试开始后1min时的读数， 作为被测物的绝缘电阻值。
• 本实验仪器一般情况下不能用来测量一端 接地试样的绝缘电阻。 • 每完成一个试样的测试后，务必先将方式 选择开关拨向放电位置，几分钟后方可取 出试样，以免受测试系统电容中残余电荷 的电击。
安全提示
• 在进行体积电阻和表面电阻测量时，应先测体积 电阻再测表面电阻，反之由于材料被极化而影响 体积电阻。当材料连续多次测量后容易产生极化， 会使测量工作无法进行下去，这时须停止对这种 材料测试，置于净处8h-10h后再测量或者放在无 水酒精内清洗，烘干，等冷却后再进行测量。 • 测试时,人体不能触及仪器的高压输出端及其连 接物,以防高压触电危险.同时仪器高压端也不能 碰地,避免造成高压短路。