体积电阻率计算公式
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。
电阻率的计算公式
电阻率的计算公式
电阻率（电阻系数）是材料表征其电阻性质的物理量，它用于衡量一个材料对电流的阻碍程度。
电阻率一般用希腊字母ρ表示，单位为Ω·m（欧姆·米）。
计算电阻率需要两个参数：材料的电阻值和材料的尺寸。
电阻值可以通过电阻的测量获得，而尺寸可以通过测量材料的长度、横截面积和电阻值。
ρ=R×(A/L)
其中
ρ是电阻率
R是电阻值
A是电阻材料的横截面积
L是电阻材料的长度。
这个公式可以从欧姆定律推导而来。
根据欧姆定律，电流I通过一个电阻R，产生的电压V与电流I成正比，即：
V=I×R
将电流I通过一个截面积为A、长度为L的材料时，电阻为R，根据欧姆定律可以得到：
V=I×R=(J/A)×R=(E×A/L)×R
其中J是电流密度，单位为A/m²；E是电场强度，单位为V/m。
R=(E×A/L)
将上述等式中的R代入电阻率的定义公式中，可以得到电阻率的计算
公式：
ρ=R×(A/L)
通过这个公式，可以计算材料的电阻率。
不同材料的电阻率会有所不同，导体的电阻率一般较小，绝缘体的电阻率一般较大。
例如，金属的电
阻率通常在10⁻⁸Ω·m左右，而绝缘体的电阻率可以高达10¹⁰Ω·m以上。
需要注意的是，计算电阻率时需要确保所使用的单位一致。
如果输入
的参数有不同的单位，应该先进行单位换算，然后再进行计算。
材料电阻的计算
材料电阻的计算
其中，R为电阻，ρ为电阻率，L为长度，A为横截面积。
电阻率是指单位体积材料内的电阻值，用ρ表示，其单位为Ω·m。
电阻率与电导率的关系为：
ρ = 1 / σ
其中，σ为电导率，其单位为S/m。
电导率是指单位长度、横截面积内材料所能通过的电流大小，与电阻率互为倒数。
在实际应用中，常常需要考虑材料电阻随温度的变化。
材料电阻随温度的变化可以通过以下公式进行计算：
Rt = Ro (1 + αΔT)
其中，Rt为温度为t时的电阻，Ro为参考温度下的电阻，α为温度系数，ΔT为温度变化量。
温度系数是指单位温度下电阻值的变化率，用α表示。
温度系数的大小与材料有关，通常在20℃下测量，其单位为℃^-1。
综上所述，计算材料电阻需要考虑材料的电导率、长度、横截面积以及温度等因素。
在实际应用中，需要根据实际情况确定所需的参数并进行计算。
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绝缘油体积电阻率测定法
中华人民共和国电力行业标准DL432-91绝缘油体积电阻率测定法本标准适用于测定绝缘油、抗燃油等液体介质的体积电阻率（Ω.cm）1 方法概要体积电阻是施加于试液接触的两电极之间的直流电压与通过该试液的电流比，即：R=U/I (1)式中：R——液体介质的体积电阻，;U——电极间施加的电压，V；I——通过试液的电流，A。
体积电阻率是液体介质在单位体积内的电阻的大小，用ρ表示，以下简称电阻率2 引用标准2.1 GB5654-85《液体绝缘材料工频相对介电常数、介质损耗因素和体积电阻率的侧量》。
2.2 GB7597-87《采样法》。
3仪器和材料3.1绝缘油电阻率测试仪测试的范围108~1016 Ω.cm，仪器的测量误差不大于±10%。
3.2电阻率测试仪恒温装置包括配套的电极杯，温度能在50~100℃范围内自由调节。
温控精度±0.5℃3.3电极杯3.3.1系采用复合式电极杯，结构紧凑，体积小，零部件容易拆洗，在重新装配时能不改变电极杯的电容量，保护电极和测量电极的绝缘应良好，能承受2倍试验电压。
电极杯的规格和结构分别见表1和图1.3.3.2电极材料采用不锈钢，电极表面经抛光精加工，支撑电极的绝缘采用聚四氟乙烯（或熔融石英、高频陶瓷等），具有足够的机械强度和低损耗因素，并具有耐热、不吸油、不吸水和良好的化学稳定性。
3.3.3为避免外部电磁场的干扰，引线、加热器和电极都应加有金属屏蔽。
3.4秒表准确到0.1S。
3.5 试剂和材料。
3.5.1 溶剂汽油、石油醚或正庚烷。
3.5.2 磷酸三钠。
3.5.3 洗涤剂。
3.5.4 蒸馏水。
表1 电极杯规格表名称电极杯型号Y-30 Y-18电极材料不锈钢不锈钢绝缘材料聚四氟乙烯石英玻璃电极间距（mm） 3.0 2.0空杯电容（pF）18 18样品量（ml）Y-30 18工作电压（V）不锈钢3.5.5 绸布或定性滤纸。
3.5.6 玻璃干燥器。
3.5.7 0-100℃水银温度计。
电阻率的计算方式
电阻率的计算方式
1.根据电阻、截面积和长度计算:
电阻率可以通过电阻（R）、截面积（A）和长度（L）来计算。
公式如下:
ρ=R*(A/L)
其中，R是电阻，A是截面积，L是长度。
这种计算方式适用于直接测量电阻和几何尺寸的情况。
2.根据电导率计算:
电导率（G）是电阻率的倒数，表示单位长度内材料导电性的大小。
电阻率可以通过电导率来计算。
公式如下:
ρ=1/G
其中，G是电导率。
这种计算方式适用于已知材料的电导率的情况。
3.根据材料的电阻率表:
对于已知材料的电阻率，可以通过查找材料的电阻率表来获取。
电阻率表中列出了各种材料的电阻率数值，可以直接查找所需材料的电阻率。
需要注意的是，电阻率的单位是欧姆·米（Ω·m）。
在实际计算中，可以根据需要将长度转换为其他单位，如毫米（mm）或厘米（cm）。
耐电弧性、耐电晕性、电阻率、热导率
耐弧性用来评价绝缘材料经受电弧作用后其绝缘性能,在有电弧产生的条件下只能选用耐电弧性好的材料才能保证安全。
高分子材料,如氨基模塑料、酚醛模塑料及不饱和聚酯模塑料等常用来制作高压或低压电器开关,开关启闭时常发生电弧,因而这一指标常常用来评价材料能否用于这种场合。
当在材料表面两端电极上形成一电弧时,会引起热裂解及氧化作用,致使塑胶材料表面碳化而具有导电性,此时塑胶材料之绝缘住即告丧失。
因此,耐电弧性是选择高电压用绝缘体时之最重要物性塑料材料抵抗由高压电弧作用引起变质的能力,通常用电弧焰在材料表面引起碳化至表面所需的时间表示。
PC耐电弧120s电性能塑料体积电阻率(Ω.cm) 介电常数50-106Hz 介质损耗50-106Hz 耐电压（3mm厚）V/mm耐电弧（s）PBT 1016 3.1-3.3 0.002-0.02 17 190共聚甲醛1014 3.7 0.001-0.0015 20-23（厚1.5mm）熔融PC 2×1016 2.96-3.17 0.001-0.01 16 125PA6 7×1014 3.4-4.0 0.01-0.03 23 140改性PPE 1017 2.64-2.68 0.0007-0.0014 20-22DAP 2×1016 3.4-3.6 0.009-0.011 18 118PF 1011－101 2 5-15 0.08-0.50 12-13 20UP 1012－1014 3.2-4.3 0.006-0.05 20 125耐电晕性：绝缘材料经受电晕放电作用能够抵抗质量下降的性质。
材料在电晕放电电流（约10-9～10-6A）作用下缓慢破坏,原因在于电晕放电产生的氧原子、离子类及氧化氮等对材料进行氧化。
电晕是高压带电体表面向空气游离放电的现象.当高压带电体(例如高压架空线的导线或者其他电气设备的带电部分)的电压达到电晕临界电压,或者其表面电场强度达到电晕电场强度(30~31千伏/厘米)时,在正常气压和强度下,会看到带电体周围出现兰色的辉光放电现象,这就是电晕.在恶劣的气象条件下(霉雨,大雾等),出现电晕的电压或电场强度还要降低,或者说在同样电压或电场电场强度下,电晕现象比好天气时更强烈.由于电晕的辉光放电,对附近的通讯设施会产生干扰,影响通讯质量.更不利的是会引起电晕损耗,尤其是雨,雪,雾天电晕损耗比好天气时将成倍增加,造成电能的极大浪费.在目前情况下,设法减少电晕损失,节约电力能源,具有重大的显示意义.热导率(导热系数)是物质导热能力的量度。
高阻仪测定聚合物的电阻
一、实验目的1)了解超高阻微电流计的使用方法和实验原理。
2)测出高聚物样品的体积电阻率及表面电阻率，分析这些数据与聚合物分子结构的内在联系。
二、实验原理测试：绝缘体的电阻测量基本上与导体的电阻测量相同，其电阻一般都用电压与电流之比得到。
现有的方法可分为三大类：直接法，比较法，时间常数法。
这里介绍直接法中的直流放大法，也称高阻计法。
该方法采用直流放大器，对通过试样的微弱电流经过放大后，推动指示仪表，测量出绝缘电阻，基本原理见下图。
ZC36型1017Ω超高电阻测试仪测试原理图。
U—测试电压(V)；R0—输入电阻(Ω)；R x—被测试试样的绝缘电阻(Ω)当R0《R x时，则R x=(U/U0)·R0式中：R x——试样电阻，(Ω)，U——试验电压，(V)，U0——标准电阻R0两端电压，(V)，R0——标准电阻，(Ω)。
测量仪器中有数个不同数量级的标准电阻，以适应测不同数量级R x的需要，被测电阻可以直接读出。
高阻计法一般可测1017Ω以下的绝缘电阻。
从R x的计算公式看到R x的测量误差决定于测量电压U、标准电阻R0以及标准电阻两端的电压U0的误差。
数据处理：1)体积电阻率ρvρv=R v(A/h) A=(π/4)·d22=(π/4)(d1+2g)2式中，ρv ——体积电阻率(Ω·m)，R v——测得的试样体积电阻(Ω)，A ——测量电极的有效面积(m2)，d1 ——测量电极直径(m)，ｈ——绝缘材料试样的厚度(m)，g ——测量电极与保护电极间隙宽度(m)，2) 表面电阻率ρsρs=R s(2π)/㏑(d2/d1)式中，ρs——表面电阻率(Ω)，R s——试样的表面电阻(Ω)，d2——保护电极的内径(m)，d1——测量电极直径(m)。
3) 需要的数据d1 = 5 cmd2 = 5.4 cmh = 0.2 cmg = 0.2 cm三、仪器与试样仪器：本实验选用ZC36型起高阻微电流计。
体积电阻率
卡博特测试方法E043A/E043B：测试体积电阻率1.范围卡博特测试方法 E043A/E043B 用于测量以下样品的体积电阻率：★ 4 mm 厚的压缩成型板 (CTM E043A)★用导电热塑性材料制成的 4 x 50 x 80 mm³ 的注射成型板 (CTM E043B)。
2.原理体积电阻率通过测量电阻，计算电流方向上的电位梯度（伏特）与电流强度（安培）之比获得。
本测试方法基于ASTM（美国材料实验协会）D4496-87(1993年重新核定)（注：已被ASTM D 4496-2004：中等导电材料直流阻抗或导电性的标准试验方法所替代）和BS2044：1984.图表 1注射成型板样品3.设备★银粉漆★小漆刷★欧姆表（电阻范围：0~106欧姆）★皮可安培计（电阻范围：106~1014欧姆）CTM E043A：冲压模具（冲压25 x15mm2的样品成型）4.样品制备不同的样品分别按如下方法制备：压缩成型板：CTM E050B注射成型板：CTM E050A5.样品预加工样品均按照与材料级别相对应的规格表中的指导进行预加工（参照ISO 291）。
如果没有特别说明的话，在测试开始前应首先将样品置于（温度：23℃；相对湿度：50%）的环境下至少达四个小时。
6.步骤⑴使用前请仔细摇动银粉漆，使其均匀。
⑵ CTM E043A：用冲床冲压成型6个样品（25 x 15 x 4 mm3）。
给6个样品的对边涂抹上一层同质的导电涂料（15 x 4 mm2）CTM E043B：给6个注射成型板样品的对边涂抹上一层同质的导电涂料（50 x 4 mm2）⑶将样品置于（温度：23℃；相对湿度：50%）的环境下二十分钟，使涂层（银粉漆）干燥。
⑷精确测量样品的厚度。
⑸用仪器测量电极之间的电阻（欧姆表或皮可安培计）。
★电阻在0~106欧姆范围内时，施加适度的电压，用欧姆表的两个测量探针在电极的中间部位读取电阻值。
★电阻超过106欧姆时，用皮可安培计测量电阻：▲电阻在106~108欧姆范围内时，输出电压为100伏。