導電率計の作り方を教えて下さい.導電率は10~1000mS/cm程度を測りたいと思っています.

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A 回答 (1件)

私がもし作るとしたら次のようにすると思います。


作るのですから、使用可能な工作機械や工具や入手可能な材料などにもかかわるわけですが、一応原理的なところで考えて見ます。
計測器を作る場合には、最初に測定対象と測定の精度とを決めておく必要があるでしょう。
まず対象は、液体でしょうか。固体でしょうか。
測定範囲は、決められていますが、商品の設計ではなく、自作として精度は、一応適当としましょう。

導電率は、抵抗率の逆数ですから、測定範囲に該当する、何らかの電気抵抗が測定できる物を用意します。
定電圧電源と電圧計と電流計或は、抵抗計などでよいでしょう。
あとは、被測定物を導電率の定義のとおりに単位面積・単位長さに形を作り被測定物の両面に抵抗の無視できる金属電極を全面に完全に接触させる構造を作ります。

液体でしたら両側に電極をつけた絶縁物(例えばプラスチック)などの容器を作りこれに入れます。
固体でしたら単位寸法になるように正確に加工します。両面に電極を完全接触させますが、これが難しいですね。微視的に見ると完全な接触は、困難です。導電性のグリスなどを塗って接触をよくしたり可塑性の電極にしたりします。これは、試行錯誤が必要と思います。

後は、上記の抵抗計などで抵抗を測定して、その値から抵抗率を出し逆数の導電率を求めます。

この回答への補足

 ありがとうございます.早速やってみようと思いますが,精度の補償などはしなくてよいのでしょうか.

補足日時:2001/12/18 13:16
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Q熱伝導率と電気伝導率について

熱伝導率と電気伝導率について

熱伝導率の大きな物質(例えば銅、アルミニウム、鉄、・・・など)は電気伝導率も大きく、
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これは常に成り立つのでしょうか。
またこの熱伝導率と電気伝導率の関係性は物理的に解明されているのでしょうか。
 

Aベストアンサー

電気伝導と、熱伝導は、物性論の教科書をひもとかれれば、理論的にだいたい説明がつくことが割と簡単にご理解頂けるとおもいます。小生は電気伝導性ない(すなわち絶縁体)、熱伝導のよい材料の開発にむかし従事していました。自分の知るかぎり実用化された材料でのチャンピオンデータはBeOでまさに圧勝でした。熱膨張経緯数もアルミナとほぼ同じことから半導体の熱拡散材料として、他に累を見ない材料でしす。ただ、毒性の問題でその使用が相当規制されており、国産されていないため(製造、加工が禁止されている)、相当量米国から輸入されているはずです(米国の一企業の独占)。次にAlNとかSiCが絶縁材料で熱伝導率が高いため注目されていますが、AlNは熱膨張係数が若干小さいこと、SiCはご存じ半導体でBeOを添加して絶縁性を得ていましたが(開発当時は、日本の世界的発明ともてはやされました)、それでもAlN以上に電気特性が良くないこと、それとやはりBeOが問題となり今はあまり使用されていないはず。最初の方がお答えになったダイヤモンドは熱伝導、絶縁性ともに極めて良好ですが、熱膨張係数があまりに小さすぎ、半導体とのミスマッチがひどく、大型チップへの対応ができないため、その用途は極めて限られてているはずです。

電気伝導と、熱伝導は、物性論の教科書をひもとかれれば、理論的にだいたい説明がつくことが割と簡単にご理解頂けるとおもいます。小生は電気伝導性ない(すなわち絶縁体)、熱伝導のよい材料の開発にむかし従事していました。自分の知るかぎり実用化された材料でのチャンピオンデータはBeOでまさに圧勝でした。熱膨張経緯数もアルミナとほぼ同じことから半導体の熱拡散材料として、他に累を見ない材料でしす。ただ、毒性の問題でその使用が相当規制されており、国産されていないため(製造、加工が禁止されている...続きを読む

Q導電率計の分極とは

導電率系の原理をネットで調べると
「・・・・・・・・・ 電極法は長期の測定において電極の分極や汚れの付着により測定の精度に影響があるので定期的な電極の洗浄や 校正が必要になる。」
とあるのですが
このなかで分極がわかりません。
簡単に教えてください。
ネットで調べても理解できませんでした。

宜しくお願いします。

Aベストアンサー

導電率というのは簡単に言えば電気の流れやすさのことです。
導電率計は普通溶液の導電率を計るものです。
これを測定するには、溶液に2つの電極を入れてその電極に一定の電圧をかけて、流れる電流を計ればいい。
たくさん電流が流れれば導電率が高いということです。原理的には抵抗計と同じです。

ところが、溶液に電極を入れて電圧をかけるというのは、電気分解と同じことです。
したがって、両極には分解された物質が析出します。

電気分解と電池はお互い逆の反応です。したがって、電気分解で生じた物質が両極につくと電池ができたことになります。
導電率を計ろうとして一定電圧をかけているのですが、析出した物質による電池はこの電圧に対して逆起電力を生じます。
この、析出した物質によって電池ができ、逆起電力を生じることを分極といいます。

導電率を計ろうとして一定電圧をかけているのですが、分極で逆起電力を生じると、予定した電圧がかからなくなり、したがって電流も小さくなって、本来の導電率を示さなくなります。

これを防ぐために導電率計では交流を使いますが、それでも電極に析出物が付着することがあるので、「電極の分極や汚れの付着により測定の精度に影響があるので定期的な電極の洗浄や 校正が必要」といっているのです。
普通の汚れは抵抗になって、正しい導電率を示さなくなりますが、分極は、逆起電力を生じるような汚れだと思ってください。

導電率というのは簡単に言えば電気の流れやすさのことです。
導電率計は普通溶液の導電率を計るものです。
これを測定するには、溶液に2つの電極を入れてその電極に一定の電圧をかけて、流れる電流を計ればいい。
たくさん電流が流れれば導電率が高いということです。原理的には抵抗計と同じです。

ところが、溶液に電極を入れて電圧をかけるというのは、電気分解と同じことです。
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Q電気伝導率について

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電気伝導率は電気抵抗の逆数ですよね?
ということは単位は(S)だけではないのでしょうか?

Aベストアンサー

> 電気伝導率は電気抵抗の逆数ですよね?

ではなくて,電気伝導率σは電気抵抗【率】ρの逆数です.
ご承知と思いますが,導線の長さが倍になれば電気抵抗は倍になり,
断面積が倍になれば電気抵抗は半分になります.
電気抵抗の直列接続,並列接続と同じことです.
もう少し一般化しますと,
(1)  R = (L/A)ρ
の形になります.
L は導線の長さ,A は導線の断面積,
ρは物質固有(温度などには依存します)の定数で
これが電気抵抗率です.
R の単位は [Ω],L の単位は [m],A の単位は [m^2] ですから
ρの単位は [Ω m] です.
σ = 1/ρ ですからσの単位は [Ω^(-1) m^(-1)] ですが,
[Ω^(-1)] は [S] (ジーメンス)と別名がありますので
[S m^(-1)] あるいは [S/m] と書いてもよいわけです.

電気抵抗の逆数はコンダクタンス(conductance)とよばれます.
日本語では電気伝導とでも言うべきと思いますが,
通常はコンダクタンスと呼んでいます.
なお,電気抵抗は electrical resisitance,
電気抵抗率は electrical resistivity,
電気伝導率は electrical conductivity,
です.

> 電気伝導率は電気抵抗の逆数ですよね?

ではなくて,電気伝導率σは電気抵抗【率】ρの逆数です.
ご承知と思いますが,導線の長さが倍になれば電気抵抗は倍になり,
断面積が倍になれば電気抵抗は半分になります.
電気抵抗の直列接続,並列接続と同じことです.
もう少し一般化しますと,
(1)  R = (L/A)ρ
の形になります.
L は導線の長さ,A は導線の断面積,
ρは物質固有(温度などには依存します)の定数で
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Q導電率と抵抗率換算

導電率の単位系と抵抗率が頭の中でごっちゃになってしまいました。
pS/m をΩcmに直したいのですが
4.5(E+04)pS/mは
逆数取って2.2(E-05)pΩm=2.2(E+7)Ωm=2.2(E+9)Ωcm

で良いのでしょうか。

Aベストアンサー

>4.5(E+04)pS/mは
4.5E(4-12)S/m = 4.5E-8S/m

これの逆数は
1/(4.5E-8)Ωm = 0.22E+8Ωm = 2.2E+7Ωm = 2.2E+9Ωcm

最終的な結果はあっていますが
>逆数取って2.2(E-05)pΩm
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Q炭素の電気伝導率を教えてください。

炭素の電気伝導率を教えてください。炭素は、電気の良導体であると聞きますが、どの程度の良導体なのでしょうか?銅には勝てないですよね・・・?
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Aベストアンサー

炭素(黒鉛)の電気抵抗率(0℃)は 1375.0×10^-6 Ωcm
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鉄(20℃)は 9.71×10-6 Ωcm
鉛(20℃)は 20.648×10-6 Ωcm
ビスマス(0℃)は 106.8×10-6 Ωcm
マンガン(23~100℃)は 185.0×10-6 Ωcm

黒鉛の抵抗率は、金属の中でも抵抗率の大きいマンガンやビスマスと比較しても1桁大きく、黒鉛は導体としては金属に勝てないということになります。

※電気伝導率(単位 S/cm)は電気抵抗率(単位Ωcm)の逆数です。
※データは化学便覧基礎編改訂4版

Q電流計についてなのですが、画像の問題を読むと 回路の電流を測定するために電流計をつけた。それによる測

電流計についてなのですが、画像の問題を読むと

回路の電流を測定するために電流計をつけた。それによる測定回路の抵抗の変化分を補償するために直列に抵抗Rをつけた

と書いてあるのだと思うのですがなぜ抵抗Rをつけるのでしょうか。
元々は導線で抵抗0の所に電流計をつけてそれによる回路全体の抵抗の変化を少しでも少なくしたいのだからrgとRsで並列となり、この部分の抵抗自体は少なくなって(元々の状態の抵抗0に近づいて)いるのだからわざわざ補償用抵抗をつける必要はないのではないでしょうか

電流計の耐電圧の関係かなと思いましたがそのような事も書いてありませんし、なぜわざわざ減った抵抗値を増やすような事をするのでしょうか。

Aベストアンサー

>元々は導線で抵抗0の所に電流計をつけて
>それによる回路全体の抵抗の変化を少しでも少なくしたいのだからrgとRsで並列となり、
>この部分の抵抗自体は少なくなって(元々の状態の抵抗0に近づいて)いるのだから
>わざわざ補償用抵抗をつける必要はないのではないでしょうか

これは一面では正しいと思います。
しかし、
「測定電流値を増やしてもa,b端子間の抵抗値を変えない」重視なら
正しくない、「補償用抵抗を付ける必要がある」ということでもあります。

この設問は「変えたくない」理由は書いてないですが、
設問に対しては「そういう前提」と解釈して解答するだけですね。
「その理由がわからないと解答できない」ってわけじゃないですし。

で、「測定電流値を増やしてもa,b端子間の抵抗値を変えない」意味ですが、
例えば、実験目的で電流値をいろいろ変え、追従してRs値交換し、電流値を記録し
a,b端子間の電圧降下を算出する場合などは、一定値の方が都合がいいように思います。
計算式が1つで済むので。
そうでないと(測定時のRs値によって)計算式を変える必要がありますよね。
組合せが増えれば作業も手間だし間違える可能性も出てくるし検証も複雑になる。


「一定にする」のと「少しでも小さくする」のは両立できず、一長一短です。
どちらを取るかは状況や価値観によります。本設問では「一定にする」と読めます。

電流計はrg=0オームで回路に影響与えないのが理想なんですが、
回路のエネルギーを横取りするので、現状、どういう方法でも元の回路に影響を与えます。
(クランプ式の電流計も)
少しでも0に近い方が、それによる測定誤差はより小さくなり、望ましいのですが
素の電流計 rg 以下にはできません。誤差の要因は他にもあります。
「測定誤差はこれくらいは許容」前提な測定を行うことはママあります。

>元々は導線で抵抗0の所に電流計をつけて
>それによる回路全体の抵抗の変化を少しでも少なくしたいのだからrgとRsで並列となり、
>この部分の抵抗自体は少なくなって(元々の状態の抵抗0に近づいて)いるのだから
>わざわざ補償用抵抗をつける必要はないのではないでしょうか

これは一面では正しいと思います。
しかし、
「測定電流値を増やしてもa,b端子間の抵抗値を変えない」重視なら
正しくない、「補償用抵抗を付ける必要がある」ということでもあります。

この設問は「変えたくない」理由は書いてないで...続きを読む

Q電流・電圧値からの電気伝導率の求め方

電流・電圧値からの電気伝導率の求め方

こんにちは。質問させてください。
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R=V/Aから抵抗値Rを導いて、電気伝導率S/m=1/(R×抵抗の長さ)として出してもよいのでしょうか?
抵抗の長さを入れるだけでは、不十分な気がします。
長さは同じでも、断面積が違えば抵抗値も変わるからです。
断面積分の影響を考慮したような方法はあるでしょうか?
ご教示いただけると助かります。

よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 電流を流して発熱させる場合、抵抗の中央部は温度が高く、両端部では温度低くなりますから、その方法では温度に対する電気伝導率の変化の関係を、正確に求める事は出来ないと思います。
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【参考URL】
 恒温槽 - Wikipedia
  http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%81%92%E6%B8%A9%E6%A7%BD

Q導電率(電気伝導率)には実部と虚部があるそうですが、それぞれどのような

導電率(電気伝導率)には実部と虚部があるそうですが、それぞれどのような物理的意味があるのでしょうか?

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 導電率は要するに電気抵抗だから、その虚部はリアクタンス(コンデンサの電気容量やコイルのインダクタンスに関係ある量)です。

固体物理の観点で言うと、
 普通の導電率は直流電場に対するものですが、これを拡張して
交流電場に対する導電率を考えることができます。さらに
この交流振動数を高くしていって、光の振動数までいくと、
これは光吸収に関係のある量になります。
 逆に言うと、普通の導電率は振動数がゼロの極限の光に対する吸収に関係する量です。

光吸収の虚部は屈折率なので、導電率の虚部は屈折率にあたる量です。
さらに屈折率と誘電率は関係があるので、導電率の虚部は誘電率に関係のある量です。

Q電気伝導率の温度依存の理論式

電気伝導率の温度依存の理論式

電気伝導率の温度依存性を表した式をご教示ください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

これ、↓
http://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_conductivity
"Temperature dependennce"の項をお読み下さい。

Q誘電率と導電率

誘電率と導電率を求める式を教えてください。実際にどのような測定値があればよいのでしょうか?教えてください。実験で液晶(MBBA)の誘電率と導電率を測らないといけないのですが、MBBAの誘電率と導電率はだいたいどれくらいなのかも知っていれば、教えてください。

Aベストアンサー

以下の参考URLサイトは如何でしょうか?
但し、誘電率については・・・??

ご参考まで。

参考URL:http://liqcryst.chemie.uni-hamburg.de/lcwww/lc_12103.htm#ref1845


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