U

niwersytet 

T

echnologiczno-

P

rzyrodniczy 

w Bydgoszczy 

 

W

ydział 

T

elekomunikacji i 

E

lektrotechniki 

Z

akład

 

E

lektroenergetyki

 

 

 

 

 

 

 

 

Laboratorium Materiałów Elektrotechnicznych 

 

 

Instrukcja do ćwiczenia 

Badanie rezystywności materiałów przewodzących  

i izolacyjn

ych 

 

 

 

 

 

Opracował mgr inŜ. Sebastian Zakrzewski 

 
 
 
 

Bydgoszcz,  2006 r. 

 

 

2 

1. Wprowadzenie 

 

Powłoki  ekranujące  są  nakładane  m.in.  na  powierzchnie  izolacji 

przewodów  i  na  tuleje  izolacyjne  izolatorów  przepustowych.  Powłoki 

ekranujące  spełniają  róŜne  zadania.  Na  przykład  symetryzują  rozkład 

potencjału  zapobiegając  powstawaniu  w  izolacji  miejsc  o  natęŜeniu  pola 

elektrycznego  znacznie  większego  od  wartości  średniej.  Powłoki 

ekranujące  wykonuje się  metodą  malowania  powierzchni izolacji lakierami 

przewodzącymi  bądź  wcierania  w  te  powierzchnie  proszków 

przewodzących.  Przy  produkcji  kabli  jest  często  stosowana  metoda 

natłaczania  na  powierzchnię izolacji  warstwy  materiału termoplastycznego 

o  rezystywności  10

3

-10

6

  Ω⋅cm.  Tak  małą  wartość  rezystywności  uzyskuje 

się  poprzez  dodawanie  proszków  przewodzących  do  materiałów 

termoplastycznych. 

RozróŜnia  się  pojęcia  rezystywności  skrośnej 

ρ

s

  i  rezystywności 

powierzchniowej 

ρ

p

: 

- 

ρ

s

  oznacza   rezystancję    przewodu    o    powierzchni   przekroju 

poprzecznego 1 cm

2

 i długości 1 cm [Ω⋅cm], 

- 

ρ

p

  oznacza  rezystancję  ścieŜki  o  szerokości  1  cm

2

  i  długości  1  cm   

[Ω]. 

Rezystywność powierzchniowa dobrze charakteryzuje jakość ekranu 

wykonanego  metodą  malowania  lub  wcierania  proszku  w  powierzchnię 

izolacji. 

 

2. Przebieg ćwiczenia  

 

2.1. Układ pomiarowy 

Schemat  układu  pomiarowego  do  wyznaczania  rezystywności 

skrośnej  materiałów przewodzących  i  izolacyjnych  w  postaci  elastycznych 

 

3 

arkuszy przedstawiono  na  rys.  la,  natomiast  na  rys.  1b  przedstawiono 

układ  pomiarowy  do  wyznaczania  rezystywności 

ρ

p

  ekranu  na 

powierzchni Ŝyły kabla elektroenergetycznego,  

a) 

 

 

 

 

 

 

Rys. 1. Schemat układu pomiarowego do wyznaczania: rezystywności skrośnej (a) 

i rezystywności powierzchniowej (b):  

E 

- zasilacz napięciowy,  

R

0

 

- rezystor ograniczający wartość prądu,  

V 

- woltomierz,  

G 

- nanoamperomierz, 

1 

- badana próbka płaska, 

2 

- elektroda napięciowa, 

3 

- elektroda pomiarowa, 

4 

- elektroda ochronna, 

5 

- badany odcinek kabla, 

6, 7 

- elektrody pomiarowe.

 

 

4 

Badana  próbka  materiału  o  grubości  d  znajduje  się  na  elektrodzie 

napięciowej  2  i  jest  z  góry  dociśnięta  ustawioną  na  niej  cylindryczną 

elektrodą  pomiarową  3.  Koncentrycznie  z  elektrodą  3  ustawia  się  na 

badanej  próbce  ochronną  elektrodę  4.  Jej  podstawa  ma  kształt  pierścienia. 

Powierzchnie     elektrod      2,     3      i   4     stykające      się    z    badaną  próbką  są 

wypolerowane.  Gładkość  stykających  się  powierzchni  jak  równieŜ 

dostatecznie  duŜy  cięŜar  elektrod  3  i  4  ma  zapewnić  uzyskanie  duŜej 

powierzchni styku elektrod z badaną próbką elastycznego materiału. 

Miernik  prądu  G  wskazuje  wartość  prądu  skrośnego,  który  przepływa 

od  elektrody  2  do  elektrody  3.  Prąd  płynący  po  powierzchni  próbki  1  od 

elektrody  2  przepływa  przez  elektrodę  4  i  przewód  ekranujący 

bezpośrednio do ujemnego bieguna zasilacza E. 

Prąd skrośny: 

 

d

s

U

U

I

s

g

s

ρ

∆

−

=

 

(1) 

gdzie: 

∆U

g

   - spadek napięcia na galwanometrze G (zał. ∆U

g

 ≅0),  

S 

       - pole powierzchni styku elektrody 3 z badaną próbką 1 

S

 = 18.7 cm

2

, 

d

     - grubość badanej próbki [cm]. 

Po  odpowiednich  podstawieniach  i  przekształceniu  zaleŜności  (1) 

rezystywność badanego materiału moŜna określić z zaleŜności (2): 

 

d

I

U

s

s

⋅

=

7

.

18

ρ

 [Ωcm] 

(2) 

Natomiast   wartość   rezystywności   powierzchniowej   (dla   badanej 

powierzchni kabla) jest opisana następująco: 

 

L

I

U

p

p

⋅

⋅

⋅

=

φ

π

ρ

  [Ω] 

(3) 

 

 

5 

gdzie: 

φ

 - średnica warstwy ekranującej [cm], 

L

 - długość ekranu zawarta między wewnętrznymi krawędziami elektrod 

6 i 7 [cm]. 

Stanowisko  wyposaŜone  jest  w  dwa  komplety  elektrod  2,  3  i  4.  Drugi 

komplet  elektrod  został  umieszczony  w  skrzynce,  w  której  znajduje  się 

grzejnik,  wentylator  i  termometr  (termopara).  Ten  zespół  pomiarowy 

umoŜliwia  wyznaczenie  zaleŜności  rezystywności  próbki  od  jej 

temperatury. 

 

2.2. Przygotowanie układu i pomiary rezystancji skrośnej 

Powierzchnie  robocze  elektrod  2,  3  i  4  odtłuścić  przy  pomocy  tamponu 

zwilŜonego  denaturatem.  Komplet  elektrod  i  próbkę  materiału  badanego 

zestawić  zgodnie  z  rys.  la.  Połączyć  układ  elektryczny.  Gałki  zasilacza 

oznaczone  nastawianie 

U

S

  i  nastawianie 

U

A

  ustawić  w  połoŜeniu 

minimum.  Dźwignie  przełączników  oznaczone  zakres  U

S

 

i  zakres  U

A

   

ustawić  w  połoŜeniu  dolnym.  Badanie  materiałów  przewodzących  naleŜy 

wykonywać  napięciem  z  zakresu 0 <  U  <  45 V  (zaciski  zasilacza  oznaczone 

0-45V),  a  badanie  materiałów  izolacyjnych  napięciem  z  zakresu  

0 < U < 400 V (zaciski zasilacza oznaczone 0-400 V). 

 

Czynnością  wstępną  przy  badaniu  materiału  izolacyjnego 

jest rozładowanie "kondensatora" utworzonego z elementów 1, 2, 3 i 4. W tym 

celu  zwiera  się  przewody  doprowadzone  do  zacisków  woltomierza  V  od 

strony  badanego  układu  i  włącza  się  odpowiedni  zakres  miernika  G.  Proces 

rozładowania  moŜna  uznać  za  dokonany  jeŜeli  na  zakresie  10  nA  uzyska 

się  w  stanie  ustalonym  wskazanie  bliskie  zeru.  Następnie  włącza  się 

miernik  G  na  zakres  100  mA.  Przewody  od    układu  elektrod  pomiarowych 

przełącza 

się 

z 

powrotem 

do 

zacisków 

woltomierza 

V 

i 

po 

 

6 

włączeniu  zasilacza  podnosi  się  napięcie  do  odpowiedniej  wartości. 

Zwiększając  czułość  miernika  G  i  korygując  wartość  napięcia  U  naleŜy 

dąŜyć  do  uzyskania  wychylenia  wskazówki  miernika  G  na  około  1/2  -  2/3 

skali.  Po  uzyskaniu  stanu  ustalonego  naleŜy  odczytać  wartości  prądu  I, 

napięcia  U  i  temperatury  T  oraz  zapisać  te  wartości  w  kolumnach  6,  7  i  3 

tabeli  1.  W  kolumnie  2  naleŜy  podać  nazwę  i  opis  badanej  próbki,  

w kolumnie 4 oznaczenie, a w kolumnie 5 jej grubość zmierzoną suwmiarką. 

Badanie  zaleŜności  rezystywności  od  temperatury  materiału  badanego 

wymaga dokonania  pomiarów  prądów  skrośnych przy  róŜnych  temperaturach 

próbki  badanej.  Ze  względu  na  ograniczony  czas  trwania  ćwiczenia 

laboratoryjnego  naleŜy  je  rozpocząć  od  pomiaru  rezystywności  próbki 

wykonanego  dla  temperatury  pokojowej.  Po  odnotowaniu  wyników  pomiaru 

naleŜy  włączyć  grzejnik  oraz  układ  pomiaru temperatury  (przełączniki K2 i 

K3).  W  czasie  nagrzewania  próbki  naleŜy  prowadzić  pomiary  pozostałych 

próbek  i  w  miarę  moŜliwości  obserwować  przyrosty  temperatury  próbki 

nagrzewanej.  Pomiary  wartości  prądu  I

s

  oraz  napięcia  U  naleŜy  powtórzyć  po 

osiągnięciu  przez  próbkę  temperatury  T

2

,  której  wartość  poda  prowadzący 

ć

wiczenie.  Wyniki  pomiarów  naleŜy  zapisać  w  tabeli  1.  Przy  wyznaczaniu 

temperatury próbki na podstawie wskazań miliwoltomierza przyłączonego do 

termopary naleŜy posłuŜyć się stablicowaną funkcją U

T 

= f 

(T) umieszczoną w 

tabeli 3 załącznika Z1. 

 

2.3. Przygotowanie układu i pomiary rezystancji powierzchniowej 

 

Na  próbkę  5  ekranu  izolacji  Ŝyły  kabla  nałoŜyć  elektrody  6  i  7.  Układ 

pomiarowy połączyć zgodnie z rysunkiem lb wykorzystując zaciski 0-45V 

zasilacza E. Przy zwartym mierniku G ustawić wartość napięcia U na około 15 

V,  a  następnie  przełączając  zakres  miernika  G  na  coraz  mniejsze  wielkości 

(zaczynając  od  zakresu  100  mA)  i  korygując  wartość  napięcia  U  naleŜy 

 

7 

dąŜyć  do  uzyskania  wychylenia  wskazówki  miernika  G  na  około  1/2  -  2/3 

skali. Odczytane wartości U, I

p 

i L

 zanotować w tabeli 2. 

 

Tabela 1. 

Lp 

opis 

próbki 

T 

oznacz 

d 

I

s 

U 

R 

ρ

p 

s

ρ

  Uwagi 

- 

- 

°C 

- 

cm 

 

V 

Ω 

Ωcm  Ωcm 

- 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

8 

9 

10 

11 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabela 2.

 

Lp 

opis 

próbki 

T 

oznacz 

φ

 

L 

I

p 

U 

R 

ρ

p 

uwagi 

- 

- 

°C 

- 

cm 

cm 

µA 

V 

Ω 

Ω 

- 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

8 

9 

10 

11 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4. Opracowanie wyników pomiarów 

2.4.1.  Na  podstawie  wyników  pomiarów  zapisanych  w  tabeli  1  naleŜy: 

korzystając  z  zaleŜności  (2)  obliczyć  rezystancję  skrośną  kaŜdej  badanej 

próbki,  a  następnie  uwzględniając  rezystywności  próbek  wyciętych  z  tych 

samych  arkuszy  wyznaczyć  końcowy  wynik  pomiaru  rezystywności  -

ś

rednią  geometryczną 

s

ρ

,  której  wartość  naleŜy  podać  z  dokładnością 

jednocyfrową  [3].  Wyniki  obliczeń  wpisać  odpowiednio  w  kolumny  9  i  10 

tabeli 1. 

 

8 

2.4.2.  Porównać  przeciętne  wartości  rezystywności  uzyskane  dla  tych 

samych  materiałów  w  temperaturze  otoczenia  i  temperaturze 

podwyŜszonej. 

Podać  uwagi,  wnioski  i  spostrzeŜenia  związane  z  badanym  zjawiskiem, 

sposobem wykonywania pomiarów itp. 

 

 

3. Literatura 

 

[1]  Celiński  Z.  -  Materiałoznawstwo  elektrotechniczne.  Oficyna 

Wydawnicza Politechniki Warszawskiej Warszawa 1998 r. 

[2]  Woynarowski  Z.,  Sulikowski  J.,  Augustyniak  W.  -  Badania 

materiałów elektroizolacyjnych. Politechnika Gdańska 1983 r. 

[3]  PN-7l/E-04405  -  Materiały  elektroizolacyjne  stałe.  Pomiary 

elektrycznej oporności. 

 

 

 

Słowniczek angielsko-polski: 

resistivity 

 

 

- rezystywność 

conducting material  

- materiał przewodzący 

insulating material   

- materiał izolacyjny 

shielding coating 

 

- powłoki ekranujące 

voltage drop  

 

- spadek napięcia 

volume resistance   

- rezystancja skrośna