лаба. 1 лаба. Лабораторная работа 1 Изучение свойств проводников. Определение удельного сопротивления проводника Цели работы

• Название: Лабораторная работа 1 Изучение свойств проводников. Определение удельного сопротивления проводника Цели работы
• Дата: 23.05.2022
• Размер: 0.51 Mb.
• Имя файла: 1 лаба.docx
• Тип: Лабораторная работа; #545016
• страница: 5 из 5

Методы и средства измерений емкости, угла диэлектрических потерь
и диэлектрической проницаемости

1. По определению угол диэлектрических потерь – угол, дополняющий до 90° угол фазового сдвига между током и напряжением в емкостной цепи (рисунок 2.4). Угол сдвига определяется как отношение времени сдвига к периоду колебаний, и для перевода в радианы умножить на 2π:

,
.

Рисунок 2.4 – Осциллограмма тока и напряжения в цепи с емкостной нагрузкой
2. Наиболее часто значения С и tgδ на часто­те 50 Гц определяют при помощи мостов пе­ременного тока. Предел измерения моста по ем­кости должен быть не менее емкости образца, а по tgδ превышать примерно в 2 раза tgδ образца. Принципиальная схема такого моста показана на рисунке 2.5,а.



Рисунок. 2.5 – Основные схемы мостов для измерения С и tgδ:

а – метод замещения; б – схема трансформаторного моста
Схема, приведённая на рисунке 2.5, а позволяет получить большую точность измерений. Испытуемый образец подключают к мосту параллельно с градуированным измерительным конденсатором С₀. Производят уравновешива­ние моста и записывают С ₀ и С ₁. Затем от­ключают образец и вновь уравновешивают мост изменением С ₀ и С и записывают значения С ₀и С ₁. Значения С_х и tgδ находят по формулам:

.

Высокую точность измерений позволяют по­лучить трансформаторные мосты переменного тока (рисунок 2.5, б), в которых уравновешива­ние выполняется изменением емкости и индук­тивности. Изменением отношения L₁/L₂ уста­навливают диапазон изменения, а точное урав­новешивание осуществляется регулировкой С и R. Уравнения равновесия моста:

3. Для измерений на ча­стоте 50 Гц применяют как прямые, так и кос­венные измерения. Измерение емкости осущест­вляется при помощи приборов непосредственной оценки или приборов сравнения (мостов).

Измерения при помощи стрелочных прибо­ров непосредственной оценки не применяются из-за невысокой точности и сложности расчетов, однако те же методы измерения с использова­нием цифровых приборов и ЭВМ позволяют получить удовлетворительные результаты.

Схе­ма с использованием амперметра, вольтметра и ваттметра показана на рисунке 2.6, а. Ватт­метр должен обладать высокой чувствитель­ностью, поскольку значения мощности потерь незначительны. Искомые значения величин вы­числяют по формулам:

На рисунке 2.6, б приведена схема, использующая три вольтметра. Значения Сx и tgδ находят по формулам:

	(2.2)
	(2.3)
	(2.4)
	(2.5)

Обе схемы чувствительны к изменению частоты.

4. Рассматривая переходные процессы в цепи (рисунок 2.7), состоящей из последовательно соединенных участков с датчиком тока R, источником тока i и конденсатором емкостью C, протекающий через конденсатор ток будет равен изменению заряда в единицу времени:

Так как

,

то

откуда
	(2.6)

На схему (рисунок 2.7) подаётся переменное напряжение прямоугольной формы и рассматривается заряд конденсатора при постоянном токе.

Рисунок 2.6 – Косвенные методы измерения

Рисунок 2.7 – Схема электрическая соединений установки для измерения емкости конденсатора
Частота сигнала выбирается таким образом, чтобы осциллограмма тока (канал B) имела участок Δt, на котором значение тока Iустановилось и поддерживалось источником тока i на одном уровне.

Измерение приращения напряжения ΔU(ΔU_с) производится по осциллограмме канала А в интервале вышеописанного прямолинейного участка Δt.

Подставляя полученные значения ΔU, Δtи значение источника токаIв формулу (2.6) получим ёмкость конденсатора С.

5. Диэлектрическая проницаемость материала образца может быть найдена как отношение ёмкости С_х при заданной конфигурации электродов и испытуемом материале в качестве диэлектрика к ёмкости С₀ тех же электродов без образца (но с сохранением геометрических размеров) в вакууме.