Исследование частотной зависимости диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь твердых диэлектриков. Отчет по лабораторной работе Исследование частотной зависимости диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь твердых диэлектриков
 Скачать 1.81 Mb.
|
|
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». Выполнила: ФИО: Капица Олеся Викторовна Группа: ФП-03 Преподаватели: Дёшина Наталья Олеговна Ковалёва Татьяна Юрьевна Санкт-Петербург 2013 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. Теоретические положения к работе: Под поляризацией диэлектрика понимается процесс ограниченного смещения связанных (в атомах, молекуле и кристаллической решетке) зарядов или ориентации дипольных молекул под воздействием внешнего электрического поля. По механизмам поляризации диэлектрики подразделяются на неполярные и полярные. К неполярным относятся диэлектрики, молекулы которых не имеют постоянного дипольного момента (центры отрицательных и положительных зарядов совпадают). Для них характерен механизм упругой поляризации за счет упругого смещения связанных зарядов. К полярным относятся диэлектрики, молекулы которых без воздействия внешнего электрического поля имеют дипольный момент (центры противоположных по знаку зарядов не совпадают). Для этих диэлектриков характерно действие механизмов упругой (мгновенной) и дипольно-релаксационной (замедленной) поляризации. Под диэлектрическими потерями понимается мощность электрического поля, затрачиваемая на нагрев диэлектрика. К основным видам диэлектрических потерь относятся: потери на электропроводность, т.е. обусловленные перемещением свободных зарядов в диэлектрике. И потери на поляризацию (характерные для диэлектриков с замедленными видами поляризации). Тангенс угла диэлектрических потерь является очень важной характеристикой диэлектрика в переменном электрическом поле. Углом диэлектрических потерь называется угол, дополняющий до 90о угол сдвига фаз между напряжением и током в емкостной цепи. Для определения рассеиваемой в диэлектрике мощности используется эквивалентная схема конденсатора и векторная диаграмма (Рис.1).  Рис.1 Эквивалентная схема и векторная диаграмма Рис.2 Характер частотных зависимостей Диэлектрическая проницаемость характеризует поляризуемость диэлектриков. Поскольку процесс поляризации диэлектриков внешне проявляется в их способности накапливать заряды (образовывать электрическую ёмкость), то величину диэлектрической проницаемости определяют измерением емкости конденсатора (Сх), между обкладками которого находится испытуемый диэлектрик (ε=Сх/Со, где Со – ёмкость воздушного конденсатора). Величина диэлектрической проницаемости диэлектриков определяется видами поляризации, протекающих в них в зависимости от химического состава и структуры. Характер частотной зависимости (Рис.3) обусловлен временем протекания процессов поляризации и, следовательно, частотами, до которых процессы поляризации успевают следить за изменением электрического поля.  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=  , гдеСх – ёмкость конденсатора с испытуемым диэлектриком, пФ; h –толщина диэлектрика, см; d – диаметр электродов конденсатора, см. Таблица 1.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||