1. • Экспериментальные исследования диэлектрических свойств ...
  2. • Микрополосковый метод исследования диэлектрической ...
  3. • Экспериментальные исследования электромагнитной индукции ...
  4. • Экспериментальные исследования электромагнитной индукции.
  5. • Авторский материал: Новая проблематика экспериментальных ...
  6. • Экспериментальное исследование обманов слуха
  7. • Курсовая: Педология
  8. • Авторский материал: Адгезионные свойства металлов и полупроводников в ...
  9. • Электрорадиоматериалы. Методические указания к лабораторным ...
  10. • Экспериментальные исследования электростатических полей с ...
  11. • Эксперимент как основа естествознания
  12. • Исследования коэффициента деятельностного развития студентов ...
  13. • Эксперимент - основа естествознания
  14. • Авторский материал: Экспериментальные исследования влияния ...
  15. •  ... Виды установок, экспериментальные исследования установок
  16. • Экспериментальное исследование

Реферат: Экспериментальные исследования диэлектрических свойств материалов (№30)

Нижегородский Государственный Технический Университет.

Лабораторная работа по физике №2-30.

Экспериментальные исследования диэлектрических свойств материалов.

Выполнил студент

Группы 99 – ЭТУ
Наумов Антон Николаевич
Проверил:

Н. Новгород 2000г.
Цель работы: определение диэлектрической проницаемости и поляризационных характеристик различных диэлектриков, изучение электрических свойств полей, в них исследование линейности и дисперсии диэлектрических свойств материалов.

Теоретическая часть:

Схема экспериментальной установки.
[pic]
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.

Напряженность поля между пластинами в вакууме Е0 вычисляется по формуле: [pic] где [pic] При внесении пластины в это поле диэлектрик поляризуется и на его поверхности появляются связанные заряды с поверхностной плотностью [pic]. Эти заряды создают в диэлектрике поле
[pic], направленное против внешнего поля [pic], и имеет величину: [pic].
Результирующее поле: [pic]. В электрическом поле вектор поляризации:[pic], где ( - диэлектрическая восприимчивость вещества. Связь модуля вектора поляризации с плотностью связанных зарядов: [pic]. [pic]относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика. Вектор электрической индукции
[pic]. Этот вектор определяется только свободными зарядами и вычисляется как [pic]. В рассматриваемой задаче на поверхности диэлектрика их нет.
Вектор D связан с вектором Е следующим соотношением [pic].

Экспериментальная часть:
В данной работе используются формулы: [pic], где S - площадь пластины конденсатора, d - расстояние между ними. Диэлектрическая проницаемость материала: [pic]. Для емкости конденсатора имеем: [pic], где U1 - напряжение на RC цепи, U2 - напряжение на сопротивлении R, f - частота переменного сигнала. В плоском конденсаторе напряженность связана с напряжением U1 как: [pic][pic]

Опыт №1. Измерение диэлектрической проницаемости и характеристик поляризации материалов.
U1= 5В, R=120Ом, f=60 кГц, d=0,002м.

|Материал |U2, мВ |
|Воздух |40 |
|Стеклотекстолит |97 |
|Фторопласт |61 |
|Гетинакс |89 |
|Оргстекло |76 |

[pic] СВ =176 пкФ; ССТ =429 пкФ;

СФП=270 пкФ; СГН=393 пкФ; СОС=336 пкФ;

[pic] [pic]; [pic];

[pic]; [pic];

Для гетинакса подсчитаем:
[pic];
[pic]; [pic];
[pic]; [pic];
[pic]; [pic];
[pic];

Расчет погрешностей:
[pic]; [pic]; [pic];
[pic];

[pic];

[pic]
[pic] (так как [pic]).
[pic]; [pic]

[pic]

Опыт № 2. Исследование зависимости ( = f(E).
R=120Ом, f=60 кГц, d=0,002м.

[pic] [pic] [pic]

|2 |0,016 |0,036 |177 |398 |1000 |2,24 |
|3 |0,025 |0,052 |184 |387 |1500 |2,09 |
|4 |0,031 |0,070 |171 |384 |2000 |2,26 |
|5 |0,039 |0,086 |172 |380 |2500 |2,21 |

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


Опыт № 3. Исследование зависимости диэлектрической проницаемости среды от частоты внешнего поля.
U1= 5В, R=120Ом.

[pic] [pic] [pic]

|40 |0,029 |0,059 |10,2 |192 |391 |2,04 |
|60 |0,041 |0,089 |6,7 |181 |393 |2,07 |
|80 |0,051 |0,115 |5,2 |169 |381 |2,25 |
|100 |0,068 |0,146 |4,1 |180 |387 |2,15 |
|120 |0,078 |0,171 |3,5 |172 |378 |2,18 |
|140 |0,090 |0,197 |3,0 |181 |373 |2,18 |
|160 |0,101 |0,223 |2,7 |167 |370 |2,21 |
|180 |0,115 |0,254 |2,4 |169 |374 |2,21 |
|200 |0,125 |0,281 |2,2 |166 |372 |2,24 |


По графику зависимости ( = F(f) видно, что диэлектрическая проницаемость среды не зависит от частоты внешнего поля. График зависимости ХС=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.
U1= 5В, R=120Ом, f=60 кГц, d=0,002м, r=0,06м, n=18.

[pic]
[pic]
[pic]

|(,0 |U2,В |С, пкФ |Стеор, пкФ |
|0 |0,039 |172 |150 |
|10 |0,048 |212 |181 |
|20 |0,056 |248 |212 |
|30 |0,063 |279 |243 |
|40 |0,072 |318 |273 |
|50 |0,080 |354 |304 |
|60 |0,089 |393 |335 |

Опыт № 5. Измерение толщины диэлектрической прокладки.

U1= 5В, R=120Ом, f=60 кГц.
Схема конденсатора с частичным заполнением диэлектриком.

U2 (стеклотекстолит тонкий)=0,051В,
U2 (стеклотекстолит толстый)=0,093В,
U2 (воздух)=0,039В.

[pic]

С0 =172пкФ - без диэлектрика;
С1 = 411пкФ - стеклотекстолит толстый;
С1 = 225пкФ - стеклотекстолит тонкий.
[pic]; [pic] ; [pic]; [pic];
[pic]; [pic]; [pic];

[pic]

Вывод: На этой работе мы определили диэлектрическую проницаемость и поляризационные характеристики различных диэлектриков, изучили электрические свойства полей, в них исследовали линейность и дисперсность диэлектрических свойств материалов.

©2007—2016 Пуск!by | По вопросам сотрудничества обращайтесь в contextus@mail.ru