１０．７
林 正幸
導電率計の製作
水溶液の導電率を計測するために、導電率計を製作しようと考えた。１万円程度の市販
品は、計測範囲が０.０〜２０.０ｍＳ/ｃｍなのでこれに習うことにした。
始めは方形波を発振し、それを交流にしてセルにかけ、そのときの電流を交流電流計で
計測しようとしたが、雑音と高すぎる電圧（約１Ｖ）が精度を落とした。そこでサイン波
を発振し、電圧を市販品の数ｍＶまでは行かないが数１０ｍＶまで下げ、セルと直列に入
れた小抵抗の電圧を増幅して交流電圧計（マルチメーター）で計測することにした。
なお高価なデジタルマルチメーターを必要とするので、これが入手しにくい場合は合理
的ではない。
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Ａ 回路とセル
［１］回路は前ページのようである。トランジスターを使うＣＲ発振により４ｋＨｚあま
りのサイン波をつくる（北川著「トランジスタ」（「実験と工作シリーズ」オーム社）を
参照）。トランジスターはＣ１８１５、コンデンサーは０.００２２μ、抵抗は５.６Ｋに
した。なおその後にオペアンプに通す都合から（飽和して波形が崩れることがないよう
に）、トランジスターのコレクターには電源電圧を半分にして入力した。
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オペアンプ［０８２］のバッファー回路を通してから、０.０４７μと５.６Ｋで交流に
する。これを再びバッファー回路に通して、５.６ｋと可変抵抗１ｋで電圧を数１０ｍＶに
下げられるようにする。可変抵抗は振れ幅調節に利用する。これをオペアンプ［０８２］
の減算回路のプラスに入力し、１００ｋ２つと半固定抵抗１ｋでつくった小電圧をマイナ
スに入力して、直流成分がゼロになるように調節する。
こうして得られる交流電圧をセルとそれに直列の小抵抗１０／７Ω（１０Ω７本を並
列）に掛け、小抵抗の電圧をオペアンプ［ＯＰ０７］の２００倍の増幅回路に入力し、そ
の出力電圧を交流電圧が計測できるデジタルマルチメーターで計測する。オフセット電圧
を調節する可変抵抗２０ｋはゼロ点調節に利用する。
実際には、たとえば４５ｍＶの交流をかけたときの計測が、標準液にした０.１ｍｏｌ/
Ｌ塩化カリウム水溶液の場合に１２９ｍＶになるように調整するので、そのときの小抵抗
の電圧は０.６５ｍＶであり、計測に影響する程度が１％ほどであることが分かる。ちなみ
に１２９ｍＶは導電率１２.９ｍＳ/ｃｍに対応する。
電源は±９Ｖであるが、私の場合はすでに製作している電源・デジタル表示装置
http://www.water.sannet.ne.jp/masasuma/masa/ne69.htm
があるので、そこから取る形にした。なおこの電源には２０ｍＶくらいのリップルがある
ので、１０００μのコンデンサーで平滑化する。
［２］セルは、始めは商品に似せてステンレスくぎを利用して製作したが、うまく行かな
かった。そこで前ページのように、アクリル板（１ｍｍ）で内容積が１８×３０×２５ｍ
ｍの箱を作り、両側に金属板を挟むようにした。毛管現象で水溶液が漏れ出ないように、
セルの上端で金属板に丸みを持たせる。
始めの試作器（電流計測型）の段階で調べたところによると、ステンレス、銅に比べて、
真ちゅう（０.３ｍｍ）でよりましな結果が得られた。
水溶液は１０ｍＬを入れる。セルに所属する電極を決め（左右も）、調整は使うセルを
決めて行う。
Ｂ 計測など
［１］始めに、セルにかかる電圧（１ｋ可変抵抗に近い方のセル端子）を交流電圧計で計
測し、振れ幅調節の可変抵抗をまわして、数１０ｍＶになるようにする。次に直流電圧計
に切り換えて、半固定抵抗をまわして０ｍＶになるようにする（その後は通常は半固定抵
抗には触れない）。
水溶液の導電率は、２５℃の数値に換算して表示することが多い。そのため市販品には
温度センサーが付いている。つまり導電率の温度係数はおおむね似たものである。そして
標準液にした０.１ｍｏｌ/Ｌ塩化カリウム水溶液の導電率は、化学便覧（このデータ自身
は当量導電率である）によると次のようである。
２５℃ １２.９０ｍＳ/ｃｍ
１８℃ １１.１８
そこで通常の調整は次のように行う。まず純水をセルに入れて接続し、ゼロ点調節の可
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変抵抗（右）を回して、直流電圧計（交流電圧計ではない）が０ｍＶを指すようにする。
次に標準液を入れて、振れ幅調節の可変抵抗（左）をまわして１２９ｍＶになるようにす
る。もちろんこの調整は、水温が変動しないことが前提である。
実際には導電率の温度変化は次のように同じではない。
２５℃付近の、１℃あたりの変化割合
０.１ｍｏｌ/Ｌ塩化カリウム １.９０％
塩化リチウム ２.０１
ヨウ化カリウム １.８１
塩酸 １.４５
水酸化カリウム １.８９
より正確には、水溶液の温度を計測・記録し、次の関係式でその温度における標準液の導
電率を求め、それに合わせて調整する。
σ ＝ ０.２４６ｔ ＋ ６.７６
［２］２５℃に換算した数値の計測例は次のようであった。
計測例 文献値
０.１ｍｏｌ/Ｌ塩化カリウム １２.９ｍＳ/ｃｍ １２.９ｍＳ/ｃｍ
〃 塩化リチウム ９.４ ９.６
〃 塩化ナトリウム １０.７ １０.７
〃 臭化カリウム １３.２ １３.１
〃 ヨウ化カリウム １３.０ １３.１
〃 硫酸マグネシウム １０.１ １０.０＊
０.０５ｍｏｌ/Ｌ塩酸 ２１.２ １９.９
〃 水酸化カリウム １２.４ １２.６
１ｍｏｌ/Ｌ酢酸 １.１ １.５＊
（＊ 市販品による計測値）
塩酸がすこし高めであることを除けば、かなりよい数値が得られている。なお上記のよ
うに塩酸の温度係数が他に比べて小さいことを考慮すると、見かけよりはいくらかよい数
値である。ちなみに市販品の誤差は２％である。
［３］参考までに、始めの計器では次のように精度が悪かった。
０.１ｍｏｌ/Ｌ塩化カリウム １２.９ｍＳ/ｃｍ
〃 塩化リチウム ８.０
〃 塩化ナトリウム ９.６
〃 臭化カリウム １２.３
〃 ヨウ化カリウム １３.６
〃 硫酸マグネシウム ８.９
０.０５ｍｏｌ/Ｌ塩酸 ２１.３
〃 水酸化カリウム ９.６
１ｍｏｌ/Ｌ酢酸 ０.０
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