Исследование частотной зависимости диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь твердых диэлектриков. Отчет по лабораторной работе Исследование частотной зависимости диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь твердых диэлектриков

• Название: Отчет по лабораторной работе Исследование частотной зависимости диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь твердых диэлектриков
• Анкор: Исследование частотной зависимости диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь твердых диэлектриков
• Дата: 03.12.2022
• Размер: 1.19 Mb.
• Имя файла: ikts-11_alekseev_lev_3laba.docx
• Тип: Отчет; #826611

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

ИМ. ПРОФ. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА.

Отчет по лабораторной работе:

«Исследование частотной зависимости диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь твердых диэлектриков»

По дисциплине: «Материаловедение».

Выполнил:

Студент группы ИКТС-11

Алексеев Лев

Преподаватель:

Дёшина Наталья Олеговна

Санкт-Петербург

2022 г.

Исследование частотной зависимости диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь твердых диэлектриков.

Цель работы: Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь твердого диэлектрика и характера влияния на них частоты изменения электрического поля.

Лабораторное задание:

2.1. Ознакомиться с теорией исследуемого вопроса.

2.2. Ознакомиться с методикой измерения и расчета исследуемых параметров диэлектрика.

2.3. Определить значения добротности (Q1 и Q2) и емкости (С1 и С2) колебательных контуров для заданных значений частоты изменения электрического поля.

2.4. Рассчитать значения емкости (Сх), тангенс угла диэлектрических потерь (tgBε) и диэлектрической проницаемости (ε) диэлектрика для заданных частот изменения электрического поля.

2.5. Построить графики частотных зависимостей и провести их анализ.

определяют измерением емкости конденсатора (Сх), между обкладками которого находится испытуемый диэлектрик (ε=Сх/Со, где Со – ёмкость воздушного конденсатора).



Рис.3 Характер частотной зависимости

ε=ϕ(f) неполярных (1) и полярных (2)диэлектриков

Ход работы:

Для определения емкости конденсатора используется прибор “Измеритель добротности” (Рис.4)



R и L – сопротивление и индуктивность эталонной катушки; С – переменный конденсатор; Сх и Rх – параметры эквивалентной схемы испытуемого диэлектрика.

Рис.4 Упрощенная электрическая схема измерительного

колебательно контура

Расчетные формулы:

Значение тангенса угла диэлектрических потерь:

tgσε=

Значение диэлектрической проницаемости:

ε= , где

Сх – ёмкость конденсатора с испытуемым диэлектриком, пФ;

h –толщина диэлектрика, см;

d – диаметр электродов конденсатора, см.

Частота, Гц	С1, пФ	Q1	Диэлектрик h=0.02 см
			C2, пФ	Q2	Cx, пФ	tgσε	ε, 10^-12
50000	364	85	225	182	139	-0,16	4
150000	297	195	230	187	67	0,0001	1,92
500000	327	210	263	195	64	0,0019	1,85
1500000	315	192	250	180	65	0,0017	1,87
8000000	254	225	111	195	143	0,0012	4,12
15000000	206	380	135	300	71	0,002	2,04

График ε (f):


График tgσ(f):



Контрольные вопросы

1. 
   Какие вещества называются диэлектриками?
   

Вещество, относительно плохо проводящее электрический ток.

2. 
   Что такое диэлектрические материалы?
   

К диэлектрикам относятся вещества, имеющие ничтожно малую электропроводность.

3. 
   Что такое поляризация диэлектриков?
   

Явление, связанное с ограниченным смещением связанных зарядов в диэлектрике или поворотом электрических диполей.

4. 
   Перечислите основные виды поляризации диэлектриков.
   

Основные виды поляризации: электронную, ионную, ионно-релаксационную, дипольно-релаксационную, миграционную, самопроизвольную.

5. 
   В чем заключается электронная поляризация?
   

Это смещение электронного облака относительно центра ядра атома или иона, в результате чего возникает электрический момент.

6. 
   В чем заключается ионная поляризация?
   

В смещении друг относительно друга упруго связанных разноименно заряженных ионов на расстояния меньше периода кристаллической решетки.

7. 
   В чем заключается дипольная поляризация?
   

В повороте в направлении электрического поля молекул, имеющих постоянный электрический момент.

8. 
   Основные особенности дипольной поляризации.
   

Дипольные молекулы, находящиеся в хаотическом тепловом движении, частично ориентируются под действием поля, что и является причиной поляризации.

9. 
   Какие свойства диэлектриков называются диэлектрическими?
   

Поляризация, электропроводность, диэлектрическая проницаемость, поляризуемость диэлектрика.

10. 
    Что называется абсолютной диэлектрической проницаемостью?
    

Величина, показывающая зависимость электрической индукции от напряжённости электрического поля.

11. 
    Что такое относительная диэлектрическая проницаемость?
    

Это отношение емкости конденсатора, использующего этот материал в качестве диэлектрика, по сравнению с аналогичным конденсатором, имеющим вакуум в качестве диэлектрика.

12. 
    Как на практике определяют диэлектрическую проницаемость?
    

Измерение диэлектрической проницаемости при помощи баллистического гальванометра.

13. 
    Что такое тангенс угла диэлектрических потерь?
    

Отношение мнимой и вещественной части комплексной диэлектрической проницаемости.

14. 
    Какие диэлектрики называются неполярными и полярными?
    

Неполярные диэлектрики (нейтральные) – состоят из неполярных молекул, у которых центры тяжести положительного и отрицательного зарядов совпадают.
Полярные диэлектрики (дипольные) – состоят из полярных молекул, обладающих электрическим моментом.