Экспериментальные исследования диэлектрических

свойств материалов

Цель работы : определение диэлектрической проницаемости и поляризационных характеристик различных диэлектриков, изучение электрических свойств полей, в них исследование линейности и дисперсии диэлектрических свойств материалов.

Схема экспериментальной установки.

В эксперименте используются следующие приборы: два вольтметра PV1 (стрелочный) и PV2 (цифровой), генератор сигналов низкочастотный, макет-схема, на которой установлен резистор R=120 Ом, конденсатор, состоящий из набора пластин различных диэлектриков (толщиной d=2 мм).

Собираем схему, изображенную на РИС. 1. Ставим переключатель SA в положение 1. Подготавливаем к работе и включаем приборы. Подаем с генератора сигнал частоты f=60 кГц и напряжением U=5 В, затем по вольтметру PV1 установить напряжение U1=5 В. Далее, вращая подвижную пластину, измеряем напряжение U2 для конденсатора без диэлектрика и 4-x конденсаторов с диэлектриками одинаковой толщины. При этом напряжение U1 поддерживаем постоянным .

В данной работе используются формулы: , где S - площадь пластины конденсатора, d - расстояние между ними. Диэлектрическая проницаемость материала: . Для емкости конденсатора имеем: , где U ₁ - напряжение на RC цепи, U ₂ - напряжение на сопротивлении R, f - частота переменного сигнала. В плоском конденсаторе напряженность связана с напряжением U ₁ как:

Опыт №1. Измерение диэлектрической проницаемости и характеристик поляризации материалов.

U ₁ = 5В, R=120Ом, f=60 кГц, d=0,002м.

С _В =176 пкФ; С _СТ =429 пкФ;

С _ФП =270 пкФ; С _ГН =393 пкФ; С _ОС =336 пкФ;

; ;

; ;

;

; ;

; ;

; ;

;

; ; ;

;

;

(так как ).

;

Опыт № 2. Исследование зависимости e = f(E).

R=120Ом, f=60 кГц, d=0,002м.

График зависимости e = f(E) - приблизительно прямая, так как диэлектрическая проницаемость не зависит от внешнего поля.

Опыт № 3. Исследование зависимости диэлектрической проницаемости среды от частоты внешнего поля.

U ₁ = 5В, R=120Ом.

По графику зависимости e = F(f) видно, что диэлектрическая проницаемость среды не зависит от частоты внешнего поля. График зависимости Х _С =F(1/f) подтверждает, что емкостное сопротивление зависит от 1/f прямо пропорционально.

Опыт № 4. Исследование зависимости емкости конденсатора от угла перекрытия диэлектрика верхней пластиной.

U ₁ = 5В, R=120Ом, f=60 кГц, d=0,002м, r=0,06м, n=18.

Опыт № 5. Измерение толщины диэлектрической прокладки .

U ₁ = 5В, R=120Ом, f=60 кГц.

Схема конденсатора с частичным заполнением диэлектриком.

U ₂ (стеклотекстолит тонкий)=0,051В,

U ₂ (стеклотекстолит толстый)=0,093В,

U ₂ (воздух)=0,039В.

С ₀ =172пкФ - без диэлектрика;

С ₁ = 411пкФ - стеклотекстолит толстый;

С ₁ = 225пкФ - стеклотекстолит тонкий.

; ; ; ;

; ; ;

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки