Xreferat.com » Рефераты по физике » Экспериментальные исследования диэлектрических свойств материалов.

Экспериментальные исследования диэлектрических свойств материалов.

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.

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: 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

U2, 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.



U1, В

U2, В

(воздух)

U2, В

(гетинакс)

С0, 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.



f, кГц

U2, В

(воздух)

U2, В

(гетинакс)

ХС, кОм

(гетинакс)

С0, пкФ

С, пкФ

e

20

0,015

0,030

20,0

199

398

2,00

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 e = 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.




a,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.



С0 =172пкФ - без диэлектрика;

С1 = 411пкФ - стеклотекстолит толстый;

С1 = 225пкФ - стеклотекстолит тонкий.

; ; ; ;

; ; ;



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.

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты:

  • Экспериментальные исследования электростатических полей с помощью электролитической ванны

    Нижегородский Государственный Технический Университет. Лабораторная работа по физике №2-24. Экспериментальные исследования электростатических полей с помощью электролитической ванны

  • Исследования магнитных полей в веществе.

    Нижегородский Государственный Технический Университет. Лабораторная работа по физике № 2-26. Исследования магнитных полей в веществе Выполнил студент

  • Исследование цепи переменного тока с последовательным соединением активного сопротивления, индуктивности и емкости

    Влияние величины индуктивности катушки на электрические параметры цепи однофазного синусоидального напряжения, содержащей последовательно соединенные катушки индуктивности и конденсатор. Опытное определение условий возникновения резонанса напряжений.

  • Исследование электрических колебаний (№27)

    Нижегородский Государственный Технический Университет. Лабораторная работа по физике №2-27. Исследование электрических колебаний Выполнил студент

  • Основные электроматериалы

    Классификация диэлектриков по виду поляризации. Объяснение различий между понятиями тангенса угла и коэффициента диэлектрических потерь. Сущность и области применения синтетических и искусственных волокон. Свойства вольфрама, золота, платины и свинца.

  • Конденсатор

    ы являются непременным элементом любых электронных схем, от простых до самых сложных. Трудно себе представить какую бы то ни было электронную схему, в которой не используются конденсаторы. За два с половиной века своего существования они весьма значительно изменили свой облик и сегодня отвечают все...

  • Экспериментальные исследования диэлектрических свойств материалов (№30)

    Нижегородский Государственный Технический Университет. Лабораторная работа по физике №2-30. Экспериментальные исследования диэлектрических свойств материалов.

  • Исследование процессов деформации капель магнитных эмульсий

    Исследование особенностей деформации микрокапель прямых и обратных эмульсий в магнитных и электрических полях. Изучение указанных явлений с помощью экспериментальной установки (катушек Гельмгольца), создавая переменные и постоянные магнитные поля.

  • Лабораторные работы по физике

    Нижегородский Государственный Технический Университет. Лабораторная работа по физике №2-23. Изучение основных правил работы с радиоизмерительными приборами

  • Исследование явления дисперсии электромагнитных волн в диэлектриках

    Содержание. Введение........................................................................................................................3

  • Особенности процессов зарядообразования в слое магнитной жидкости

    Изучение особенностей процесса переноса заряда в коллоидной среде. Поверхностные плотности приэлектродного заряда для образцов соответствующих концентраций. Зависимость сопротивления ячейки с магнитной жидкостью от частоты подаваемого на нее напряжения.

  • Изучение особенностей электрических свойств магнитных жидкостей

    Теория электрической проводимости и методика её измерения. Теория диэлектрической проницаемости и методика её измерения. Экспериментальные исследования электрической проводимости и диэлектрической проницаемости магнитной жидкости.

  • Плоская электромагнитная волна

    Определение параметров плоской электромагнитной волны: диэлектрической проницаемости, длины, фазовой скорости и сопротивления. Определение комплексных и мгновенных значений векторов. Построение графиков зависимостей мгновенных значений и АЧХ волны.

  • Классификация электротехнических материалов

    Понятие молекулярной связи как самой непрочной, ее сущность и особенности. Зависимость эффекта дипольной поляризации в вязкой среде от увеличения ее температуры. Зависимость диэлектрической проницаемости тел от структурных особенностей диэлектрика.

  • Экспериментальные исследования электромагнитной индукции (№28)

    Нижегородский Государственный Технический Университет. Лабораторная работа по физике №2-28. Экспериментальные исследования электромагнитной индукции.

  • Исследование сегнетоэлектриков

    Исследование диэлектрических свойств сегнетоэлектриков в зависимости от напряженности внешнего электрического поля и температуры осциллографическим методом. Определение и основные группы сегнетоэлектриков, их особые свойства и способы измерений.

  • Исследования магнитных полей в веществе (№26)

    Нижегородский Государственный Технический Университет. Лабораторная работа по физике № 2-26. Исследования магнитных полей в веществе Выполнил студент

  • Проводники и полупроводники

    Физический смысл и практическое значение пробоя. Определение диэлектрика пластмасса. Классификация проводниковых материалов, показатели для бериллиевой бронзы. Вольтамперная характеристика тринистора. Свойства, преимущества и недостатки альсиферов.

  • Активные диэлектрики

    Свойства активных диэлектриков. Вещества, обладающие самопроизвольной поляризацией. Внешнее электрическое поле. Направление электрических моментов доменов. Применение сегнетоэлектриков для изготовления малогабаритных низкочастотных конденсаторов.

  • Пассивные диэлектрики

    Особенности газообразных и жидких, органических полимерных, слоистых диэлектриков, композиционных порошковых пластмасс, электроизоляционных лаков и компаундов, неорганических стекол и ситаллов, керамики. Их электрические свойства, область применения.