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导电材料的体积电阻率和导电率百分值

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:体积电阻率 体积电阻率为单位长度与单位截面积的导体金属的电阻。它用来表示材料的导电性能,直观性较强。导电率百分值用%IACS表示。通常在已知20℃时的体积电阻率ρ20后,导电率百分值为式中 ds——材料密度。表9-1-2为在20℃时国际退火铜导电率百分值及相应体积电阻率、质量电阻率和导电率标准值的关系。式表明具有不同体积电阻率的导电材料有着不同的电阻温度系数,

导电材料的体积电阻率和导电率百分值

(1)体积电阻978-7-111-57398-2-Part01-2.jpg 体积电阻率为单位长度与单位截面积的导体金属的电阻。在标准温度为t0时,有

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式中 978-7-111-57398-2-Part01-4.jpg——标准温度t0时的体积电阻率;

978-7-111-57398-2-Part01-5.jpg——标准温度t0时标距长度内试样的电阻;

978-7-111-57398-2-Part01-6.jpg——标准温度t0时试样的截面积;

978-7-111-57398-2-Part01-7.jpg——标准温度t0时试样的标距长度。

当标准温度为20℃时,体积电阻率可用ρ20表示。体积电阻率常简称为材料的电阻率或电阻系数。体积电阻率是仅与材料有关的物理量,其单位为Ω·mm2/m。

(2)质量电阻率978-7-111-57398-2-Part01-8.jpg 质量电阻率为单位长度和单位质量的导体的电阻。在标准温度为t0时,有

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式中 978-7-111-57398-2-Part01-10.jpg——标准温度t0时的质量电阻率;

978-7-111-57398-2-Part01-11.jpg——标准温度t0时标距长度内试样的电阻;

m——试样的质量;

978-7-111-57398-2-Part01-12.jpg——标准温度t0时试样的标距长度;

978-7-111-57398-2-Part01-13.jpg——标准温度t0时试样的总长度。

质量电阻率和体积电阻率都是衡量导电材料导电性能优劣与否的技术参数。体积电阻率是从单位体积来衡量,质量电阻率是从单位质量来衡量。

质量电阻率的单位为Ω·g/m2。质量电阻率与体积电阻率可相互换算,两者与材料密度的关系为

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式中 ds——材料密度。

(3)导电率 体积电阻率的倒数称为导电率,单位为m/(Ω·mm2)。

(4)导电率百分值 导电率百分值为国际退火铜标准(International Annealed Copper Standards,IACS)规定的电阻率(体积或质量)与相同单位的试样电阻率之比值。它用来表示材料的导电性能,直观性较强。

导电率百分值用%IACS表示。

通常在已知20℃时的体积电阻率ρ20后,导电率百分值为

978-7-111-57398-2-Part01-15.jpg(www.xing528.com)

式中 ρ20——在20℃时的体积电阻率(Ω·mm2/m)。

表9-1-2为在20℃时国际退火铜导电率百分值及相应体积电阻率、质量电阻率和导电率标准值的关系。

9-1-220℃时国际退火铜的标准值

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(5)电阻温度系数978-7-111-57398-2-Part01-17.jpg 电阻温度系数表示当温度变化1℃时,电阻或电阻率的变化量与标准温度t0时的电阻或电阻率的比值。

导体材料在温度t和标准温度t0时的电阻R、体积电阻率ρ和质量电阻率δ的关系分别为

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式中 978-7-111-57398-2-Part01-19.jpg——在标准温度t0时材料的电阻温度系数。当标准温度为20℃时,978-7-111-57398-2-Part01-20.jpg可写成αR20α20

γ——材料的热膨胀系数。

式(9-1-5)、式(9-1-6)、式(9-1-7)呈线性关系,对于通常的导体材料,仅在接近金属熔点或接近绝对温度零度时才不符合,而热膨胀系数γ对大部分材料均比电阻温度系数αR小得多,当t在20℃左右时,γ可忽略不计。

电阻温度系数的大小除与导体材料本身有关外,还与选择的标准温度t0有关。两种不同标准温度下的电阻温度系数的关系为

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式中 978-7-111-57398-2-Part01-22.jpg978-7-111-57398-2-Part01-23.jpg——在温度分别为t1t2时的电阻温度系数。

(6)体积电阻率温度系数ε 体积电阻率温度系数ε定义为

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这样,当在温度t测量电阻和尺寸时,计算所得的体积电阻率ρt,可根据ε值利用式(9-1-9)把温度校准到标准温度t0

铜的ε值几乎与所有常用铜合金的数值相同。同样,铝的ε值与铝合金的相同。

在标准温度t0时,电阻温度系数978-7-111-57398-2-Part01-25.jpgε的关系为

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式(9-1-10)表明具有不同体积电阻率的导电材料有着不同的电阻温度系数,见表9-1-3。

9-1-3铝及其合金的电阻温度系数978-7-111-57398-2-Part01-27.jpgε

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