電阻率定義

電阻率(Resistivity)是用來表示各種物質電阻特性的物理量，某種材料制成的長為1m，橫截面積為1m2的導體的電阻，在數值上等于這種材料的電阻率。它反映物質對電流阻礙作用的屬性，它不僅與物質的種類有關，還受溫度、壓力和磁場等外界因素影響。

電阻率是用來表示各種物質電阻特性的物理量。用某種材料制成的長為1m、橫截面積為1m2的導體的電阻，在數值上等于這種材料的電阻率。

國際單位制中，電阻率的單位是Ω·m，常用單位還有Ω·mm2/m

影響因素：

電阻率不僅與材料種類有關，而且還與溫度、壓力和磁場等外界因素有關。金屬材料在溫度不高時，ρ與溫度t(℃)的關系是ρt=ρ0(1+at)，式中ρt與ρ0分別是t℃和0℃時的電阻率；a是電阻率的溫度系數，與材料有關。錳銅的a約為1×10-5/℃（其數值極小），用其制成的電阻器的電阻值在常溫范圍下隨溫度變化極小，適合于作標準電阻。已知材料的ρ值隨溫度而變化的規律后，可制成電阻式溫度計來測量溫度。半導體材料的a一般是負值且有較大的量值。制成的電阻式溫度計具有較高的靈敏度。有些金屬（如Nb和Pb）或它們的化合物，當溫度降到幾K或十幾K（絕對溫度）時，ρ突然減少到接近0，出現超導現象，超導材料有廣泛的應用前景。利用材料的ρ隨磁場或所受應力而改變的性質，可制成磁敏電阻或電阻應變片，分別被用來測量磁場或物體所受到的機械應力，在工程上獲得廣泛應用 。

常用金屬導體電阻率ρ(Ω·m)：(1)銀1.65 ×10-8；(2)銅1.75 ×10-8；(3)金2.40×10-8；(4)鋁2.83 ×10-8；(5)鎢5.48 ×10-8；(6)鐵9.78 ×10-8；(7)鉑2.22 ×10-7；(8)錳銅4.4 ×10-7；(9)汞9.6 ×10-7；(10)康銅5.0 ×10-7；(11)鎳鉻合金1.0 ×10-6；(12)鐵鉻鋁合金1.4 ×10-6；(13)鋁鎳鐵合金1.6 ×10-6

可以看出，導體中純金屬的電阻率小，合金的電阻率大。銀的電阻率最小，但銀的價格昂貴，通常很少用銀做導線，只在特殊需要時才用，導線一般都用電阻率較小的銅或鋁來制作，鋁比銅便宜，因此鋁導線用的很多。電爐、電阻器的電阻絲一般都用電阻率較大的合金來制作。

各種材料的電阻率都隨溫度而變化，金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，因此金屬導體的電阻也隨溫度的升高而增大，利用電阻的這種性質可以制作電阻溫度計；如果已知導體電阻隨溫度的變化情況，那么，測出導體的電阻，反過來就可以知道導體的溫度   。

應用：

電阻率是反映導體導電性能好壞的物理量。電阻率小，導電性能好；電阻率大，導電性能差。電阻率的大小是由材料本身的性質決定的，而同一種材料的電阻率又隨溫度的變化而變化，一般情況下溫度高，電阻率大。下表列出了常溫下一些常見材料的電阻率。

常見材料（20℃）的電阻率

由上表可以看出，金屬和合金的電阻率都很小；而電木、橡膠的電阻率都很大。在使用時，可以根據需要，參照電阻率表選取合適的材料。例如，在供電、輸電、配電線路中，為了減小電阻，要選用銅、鋁等低電阻率的材料制作導線；而在用電器和電工工具的絕緣部分又要選用電木、橡膠等高電阻率的材料制作導線  。

在給空調等高耗能電器裝配專用導線時，由于它們的功率較大，工作電流較大，因此我們常選擇電阻率較小、線徑較大的銅導線。

各種材料的電阻率都隨溫度的變化而變化。純金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，電阻溫度計就是利用金屬的這種特性制成的，它可以用來測量很高的溫度。精密的電阻溫度計是用鉑做的。已知鉑絲的電阻與溫度的對應關系，只需測出鉑絲的電阻就可以知道環境溫度。有些合金如錳銅和康銅合金，電阻率幾乎不受溫度變化的影響，常用來制作標準電阻 。

 絕緣紙表面電阻率試驗儀主要參數：

 絕緣紙表面電阻率試驗儀標準配置：

絕緣電阻能力驗證樣品制備與技術分析

絕緣電阻試驗是電氣產品安全性能的重要測試之一，產品的 絕緣電阻值是產品絕緣性能參數的考核指標，故掌握電氣產品絕 緣電阻測試方法并對測試絕緣電阻值進行正確的分析判定是至關 重要的。

電氣領域類的絕緣電阻試驗主要是針對零部件類產品絕緣性 的考核，例如電機、電纜、插頭插座、開關和控制器等等，它們安全 正常運行的條件之一就是其絕緣程度。該試驗是通過測試產品不同 極性之間或者極性與本體之間的絕緣電阻值，通常都具有多組絕緣 電阻值。根據相關測試標準要求，合格產品的絕緣電阻值是不得小 于最小限值，故是從多組測試值中選擇最小測試值與標準要求的限值作比較，小于標準中的限值，判定其產品的絕緣電阻試驗合格，反 之，不合格。

已經實施開展的CHEARI-PT089和CHEARI-PT157絕緣電阻 試驗能力驗證計劃，共有200多家實驗室參加，取得了理想效果。所依據的測試標準有：GB/T 15092.1-2020《器具開關 第1部分：通用 要求》、GB/T 2099.1-2021《家用和類似用途插頭插座 第1部分： 通用要求》、GB/T 17465.1-2009《家用和類似用途器具耦合器 第 1部分：通用要求》、GB/T 16915.1-2014《家用和類似用途固定式 電氣裝置的開關 第1部分：通用要求》、GB/T 14536.1-2008《家用 和類似用途電自動控制器 第1部分：通用要求》[5]、GB/T 17466.1- 2019《家用和類似用途固定式電氣裝置電器附件安裝盒和外殼 第1部分：通用要求》、GB/T 13140.1-2008《家用和類似用途低壓電路 用的連接器件 第1部分：通用要求》等其他適用標準。測試標準較 多，為了滿足所有參加實驗室的測試能力，故需設計制備一個通用 的測試樣品。本文以開展的兩次電氣產品絕緣電阻能力驗證項目為例，重點論述樣品制備步驟，明確絕緣電阻的技術要點，以便為能 力驗證提供者對該項目的實施提供一些參考，以及參加實驗室能準 確掌握關鍵技術點從而獲得滿意結果。

1 樣品制備

能力驗證測試樣品的制備主要有方案策劃、關鍵元器件的選 型、樣品外觀設計、可行性驗證以及均勻性穩定性測試。

1.1 方案策劃

由于絕緣電阻試驗的廣泛性，電氣領域類測試樣品眾多，所 依據測試標準較多，故樣品制備的方案策劃需考慮測試樣品的通 用性。

首先，對所依據的測試標準的具體測試方法進行分析。能力驗 證計劃選用了電氣領域類檢測機構獲認可較多的7個通用測試標 準，并對其測試方法進行了比較分析，如表1所示。從表1可以看出： 測試要求都是施加500 V直流電壓，試驗時間都是1 min，測試方法 無差異，僅絕緣電阻限值不同。

再者，對所依據的測試標準的測試過程進行分析。在實驗室日 常的測試中，絕緣電阻試驗是一個定性的試驗，測試人員只需把絕 緣電阻測試值與標準中要求的限值作比較進行判定即可。該試驗測 試過程的關鍵點有：

（1）測試值的確定。一個零部件樣品的絕緣電阻試驗，通常需 要測試多組的絕緣電阻值，即需要測試人員根據測試標準和樣品的 具體特性，測試不同極性之間或者極性和本體之間的絕緣電阻值。如：GB/T 2099.1-2008《家用類似用途插頭插座 第1部分：通用要 求》17.1.2中規定要求測試4種測試工況。

（2）限值的確定。測試限值主要根據被測試絕緣性或測試部 位確定。如：GB/T 14536.1-2008《家用和類似用途電自動控制器 第 1部分：通用要求》表13.1中規定基本絕緣、附加絕緣和加強絕緣的 限值分別為2 MΩ、5 MΩ和7 MΩ。測試樣品的被測絕緣性不同，絕 緣電阻限值不同。如：GB/T 16915.1-2014《家用和類似用途固定式 電氣裝置的開關 第1部分：通用要求》16章節表15規定了待測絕緣 部位不同，絕緣電阻限值也不同。

（3）測試結果的判定。測試樣品是否通過絕緣電阻試驗的判 定是從多組絕緣電阻測試值中選擇最小值與標準規定要求的限值 作比較判定，大于限值則通過，小于即反之。

綜上所述，絕緣電阻試驗最后的測試結果是電阻值，被測試樣 品的測試部分是呈阻性，試驗過程并不復雜，操作簡單。因此，從能 力驗證計劃對檢測機構的考核點和該試驗的測試標準綜合考慮，能 力驗證樣品采用外形小巧，測試方便的端子電氣盒，內部元件采用高 精度的阻性元件組成，測試樣品的絕緣電阻限值選在2 MΩ～7 MΩ 之間。已實施的絕緣電阻能力驗證計劃測試樣品都按照此思路進行了設計。

1.2 外形設計

外形需考慮到能力驗證項目運輸的便利性和穩定性，測試樣 品的外形需輕便和可靠。兩次能力驗證計劃的測試樣品外形都 采用了使用頻次最高的耐高壓端子電氣盒，樣品表面貼有測試標 識，標識出每個測試端，如圖1和圖2所示兩次能力驗證計劃的測 試樣品外觀。

次實施的CHEARI-PT089樣品共8個測試端，實際該項目只需上報1-2測試端的絕緣電阻值，故只使用到1-2測試端，其余都為空端，從外形整體看顯得不協調。

2021年實施的CHEARI-PT157的樣品共6個測試端，減少了2 個測試端，該項目需參加實驗室測試1-2端和3-4端的兩組絕緣電阻 值，樣品中間端標識為該項目名稱，從外形整體看，就更加小巧美 觀了。

1.3 元件選擇

考慮到絕緣電阻試驗實質是測試樣品阻性值的測試，故測試樣 品內部元件主要是由電阻元件組成。為了測試樣品適合能力驗證的 數據統計以及樣品的均勻性和穩定性，故兩次能力驗證計劃都選用 了老化小、溫漂小、高精度0.1%的精密電阻。

由于CHEARI-PT089絕緣電阻試驗能力驗證計劃有近200家參 加實驗室，為了防止實驗室之間串數，測試樣品設計為A樣和B樣， 限值都設計為2 MΩ。A樣品內部設計為一個電阻元件，設計值為不 通過限值；B樣品內部設計為三個電阻串聯組成，設計值為通過限 值。A樣品和B樣品的內部測試電路都較簡單，主要是考核參加實驗 室根據測試結果如何判定測試樣品是否通過絕緣電阻試驗。

CHEARI-PT157絕緣電阻試驗能力驗證項目對測試樣品內部測 試電路進行了優化，為了防止參加實驗室測試前直接采用兆歐表測 試樣品的電阻值，故在內部電路中增加了穩壓二極管。該項目內部設 計了兩組測試電路，要求上報兩組測試絕緣電阻值。根據參加實驗室 數量，重新設計制樣35個，設計值確定在2 MΩ～7 MΩ之間。

1.4 可行性

新設計的能力驗證測試樣品在批量生產制備前，需進行樣品的 可行性驗證。根據測試項目的性質即是否可重復性測試、測試成本 以及均勻性穩定性的要求，該項目的測試樣品試樣數量為6～10個。 若試樣的絕緣電阻測試值在策劃方案設計值的偏差范圍內，那么該 試樣通過可行性測試，可以進行批量制備生產。若試樣的絕緣電阻 測試值超出可接受的偏差范圍，就需要對試樣的內部設計電路、關 鍵元件選型、安裝等進行修改，直到達到可接受的設計偏差范圍要求。偏差范圍可以參考所選內部電阻元件的精度偏差范圍。還需保 證測試樣品的均勻性和穩定性，確保最后的不滿意結果不歸咎于樣 品之間或樣品本身的差異性。批量制備的測試樣品需進行均勻性穩 定性測試。

（1）均勻性檢驗：由于絕緣電阻試驗是可以進行重復性測試， 故采用全檢方式進行。每組樣品測試兩次，采用CNAS-GL003《能 力驗證樣品均勻性和穩定性評價指南》中4.2節單因子方差分析（F 檢驗）準則進行均勻性判定。回樣后，使用Ss≤0.3σ進行核驗，核驗 結果，證明樣品的均勻性。

（2）穩定性檢驗：均勻性檢測后，從均勻性測試樣品中隨機抽 檢至少6個測試樣品在發樣前進行穩定性檢測。依據CNAS-GL003 《能力驗證樣品均勻性和穩定性評價指南》中5.2.2二個平均值之間 的一致性（t檢驗）進行穩定性檢驗，證明樣品的穩定性。

總之，絕緣電阻試驗測試樣品的設計并不復雜，主要是從絕 緣電阻試驗的性質考慮。測試樣品還需不斷的優化改進，更加貼 切實際的測試樣品，使測試人員更加容易理解和掌握測試方法。 如：設計為多個測試端，模擬實際測試樣品的L極、N極、E極和B 極（本體）。

2 技術分析

在能力驗證實施中，要求參加實驗室反饋測試數據過程、測 試過程的照片以及測試設備使用情況，并對關鍵步驟進行調查和 統計。總結了影響測試結果的重要因素及注意事項，分析了以后測 試需要改進的措施，以減少測試結果的差異，提升實驗室的檢測 能力[8]。主要相關因素有以下幾種。

2.1 測試環境因素

通常情況下，材料的絕緣性受周圍環境的溫濕度影響。溫濕 度升高，一般的絕緣材料絕緣值減小。因此，在進行絕緣電阻試驗 時，要求測試樣品進行預處理與測試環境的溫濕度達到一致。引用 標準都規定要求在潮濕箱或者在已使樣品達到規定溫度的房間里 進行，為了減小各實驗室之間的溫濕度差異，作業指導書中統一規 定了預處理環節，要求測試樣品在環境溫度20oC±5oC，相對濕度 45%～75%的環境下進行預處理24 h，使其和環境達到熱平衡。環 境溫濕度的控制方法通常有兩種，一種是直接放置恒溫恒濕箱中， 另一種是用溫濕度監控環境溫濕度，目前大部分實驗室還是采用第 二種預處理方法。

從實驗室返回的調查表看，參加實驗室溫度范圍控制在 17oC～25oC之間，相對濕度控制在45%～74%之間，溫濕度都符合 要求。特別是測試樣品放置在潮濕箱中進行測試，全不受周圍氣流的影響，環境溫濕度控制較好，故建議有條件的實驗室盡量采用 第一種方法進行預處理。

2.2 測試設備因素

目前絕緣電阻試驗的測試設備有耐壓絕緣電阻測試儀、安規綜 合分析測試儀和數字兆歐表等。從絕緣電阻試驗的判定方式看，目 前測試設備共有兩種類型。

一種是測試人員判定。即測試設備僅顯示絕緣電阻值，測試人 員通過測試值與標準要求的限值作比較，判定測試樣品是否通過。 如數字式電阻測試儀表、數字兆歐表和絕緣表等。

另一種是設備自動判定。即在測試設備上設置上下限值，設備 自動把絕緣電阻值與限值比較，以“PASS"或“FAIL"形式顯示結 果。如安規綜合測試儀、絕緣耐壓測試儀、絕緣電阻測試儀、絕緣耐 壓測試儀等，這是實驗室比較普遍使用的測試設備。

能力驗證項目要求參加實驗室最后需上報具體的絕緣電阻測 試值。從參加實驗室調查表看，直接影響測試結果的是測試設備精 度和試驗電壓，若試驗電壓或阻值測量精度低，則會引起測試結果 的偏差。有絕緣電阻測試儀測試電壓是旋鈕分檔式的，當旋鈕調至 測試檔時，其實際開路電壓有可能誤差較大，導致測試結果的偏 離。故建議對絕緣電阻測試設備進行計量，同時為保證一個計量周 期內測試設備的穩定性，需定期進行期間核查。因為部分實驗室的 測試設備經常用于大型設備的測試，會經常移動或是便攜式，所以 試驗設備的期間核查是不可少的，從而確保測試結果的有效性和 準確性。