Реферат: Экспериментальные исследования диэлектрических свойств материалов 30
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: 
где 
При внесении пластины в это поле диэлектрик поляризуется и на его поверхности появляются связанные заряды с поверхностной плотностью 
. Эти заряды создают в диэлектрике поле 
, направленное против внешнего поля 
, и имеет величину: 
. Результирующее поле: 
. В электрическом поле вектор поляризации:
, где c - диэлектрическая восприимчивость вещества. Связь модуля вектора поляризации с плотностью связанных зарядов: 
. 
относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика. Вектор электрической индукции 
. Этот вектор определяется только свободными зарядами и вычисляется как 
. В рассматриваемой задаче на поверхности диэлектрика их нет. Вектор D связан с вектором Е следующим соотношением 
.
Экспериментальная часть:
В данной работе используются формулы: 
, где S - площадь пластины конденсатора, d - расстояние между ними. Диэлектрическая проницаемость материала: 
. Для емкости конденсатора имеем: 
, где U1 - напряжение на RC цепи, U2 - напряжение на сопротивлении R, f - частота переменного сигнала. В плоском конденсаторе напряженность связана с напряжением U1 как: 
Опыт №1. Измерение диэлектрической проницаемости и характеристик поляризации материалов.
U1 = 5В, R=120Ом, f=60 кГц, d=0,002м.
| Материал | U 2 , мВ |
| Воздух | 40 |
| Стеклотекстолит | 97 |
| Фторопласт | 61 |
| Гетинакс | 89 |
| Оргстекло | 76 |
СВ =176 пкФ; ССТ =429 пкФ;
СФП =270 пкФ; СГН =393 пкФ; СОС =336 пкФ;
; 
;
; 
;
Для гетинакса подсчитаем:
;
; 
;
; 
;
; 
;
;
Расчет погрешностей:
; 
; 
;
;
;
(так как 
).
; 
Опыт № 2. Исследование зависимости e = f ( E ).
R=120Ом, f=60 кГц, d=0,002м.
| U 1 , В | U 2 , В (воздух) | U 2 , В (гетинакс) | С 0 , пкФ
| С, пкФ | Е, В/м | e |
| 1 | 0,009 | 0,019 | 200 | 420 | 500 | 2,10 |
| 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 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.
U1 = 5В, R=120Ом.