Експериментальні дослідження діелектричних властивостей
Химия

Експериментальні дослідження діелектричних властивостей


Завантажити реферат: Експериментальні дослідження діелектричних властивостей матеріалів

Мета роботи: визначення діелектричної проникності та поляризаційних характеристик різних діелектриків, вивчення електричних властивостей полів, у них дослідження лінійності та дисперсії діелектричних властивостей матеріалів

Теоретична частина:

Схема експериментальної установки

В експерименті використовуються наступні прилади: два вольтметри PV1 (стрілочний) і PV2 (цифровий), генератор сигналів низькочастотний, макет-схема, на якій встановлений резистор R=120 Ом, конденсатор, що складається з набору різних діелектриків пластин (товщиною d=2 мм)

Збираємо схему, зображену на рис. 1. Ставимо перемикач SA у положення 1. Підготовляємо до роботи та вмикаємо прилади. Подаємо з генератора сигнал частоти f = 60 кГц і напругою U=5, потім по вольтметру PV1 встановити напругу U1=5 В. Далі, обертаючи рухливу пластину, вимірюємо напругу U2 для конденсатора без діелектрика і 4-x конденсаторів з діелектриками однакової товщини. При цьому напруга U1 підтримуємо постійною

Напруженість поля між пластинами у вакуумі Е 0 обчислюється за такою формулою:
Експериментальні дослідження діелектричних властивостейде
Експериментальні дослідження діелектричних властивостейПри внесенні пластини в це поле діелектрик поляризується і на поверхні з’являються пов’язані заряди з поверхневою щільністю
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей. Ці заряди створюють у діелектриці поле
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей, спрямоване проти зовнішнього поля
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей, і має величину:
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей. Результуюче поле:
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей. В електричному полі вектор поляризації:
Експериментальні дослідження діелектричних властивостейде c — діелектрична сприйнятливість речовини. Зв’язок модуля вектора поляризації із щільністю пов’язаних зарядів:
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей.
Експериментальні дослідження діелектричних властивостейвідносна діелектрична проникність діелектрика. Вектор електричної індукції
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей. Цей вектор визначається лише вільними зарядами та обчислюється як
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей. У задачі, що розглядається, на поверхні діелектрика їх немає. Вектор D пов’язаний із вектором Е наступним співвідношенням
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей

Експериментальна частина:

У цій роботі використовуються формули:
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей, де S – площа пластини конденсатора, d – відстань між ними. Діелектрична проникність матеріалу:
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей. Для ємності конденсатора маємо:
Експериментальні дослідження діелектричних властивостейде U 1 — напруга на RC ланцюга, U 2 — напруга на опорі R, f — частота змінного сигналу. У плоскому конденсаторі напруженість пов’язана з напругою U 1 як:
Експериментальні дослідження діелектричних властивостейЕкспериментальні дослідження діелектричних властивостей

Досвід №1. Вимірювання діелектричної проникності та характеристик поляризації матеріалів

U 1 = 5В, R = 120Ом, f = 60 кГц, d = 0,002м

Матеріал

U 2 мВ

Повітря

40

Склотекстоліт

97

Фторопласт

61

Гетінакс

89

Оргскло

76

Експериментальні дослідження діелектричних властивостей З = 176 пкФ; З СТ = 429 пкФ; З ФП = 270 пкФ; З ГН = 393 пкФ; З ОС = 336 пкФ;
Експериментальні дослідження діелектричних властивостейЕкспериментальні дослідження діелектричних властивостей;
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей; Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;

Для гетинаксу підрахуємо:

Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;

Розрахунок похибок:

Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;

Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;

Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;

Експериментальні дослідження діелектричних властивостейЕкспериментальні дослідження діелектричних властивостей(так як
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей)

Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;
Експериментальні дослідження діелектричних властивостейЕкспериментальні дослідження діелектричних властивостейДосвід №2. Дослідження залежності e = f(E)

R=120Ом, f=60 кГц, d=0,002м

Експериментальні дослідження діелектричних властивостейЕкспериментальні дослідження діелектричних властивостейЕкспериментальні дослідження діелектричних властивостей

U 1 ,

U 2 , В (повітря)

U 2 В (гетінакс)

З 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

Графік залежності e = f(E) — приблизно пряма, оскільки діелектрична проникність залежить від зовнішнього поля

Досвід №3. Дослідження залежності діелектричної проникності середовища від частоти зовнішнього поля

U 1 = 5В, R = 120Ом

Експериментальні дослідження діелектричних властивостейЕкспериментальні дослідження діелектричних властивостейЕкспериментальні дослідження діелектричних властивостей

f, кГц

U 2 , В (повітря)

U 2 В (гетінакс)

Х З , ком (гетінакс)

З 0, 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

За графіком залежності e = F(f) видно, що діелектрична проникність середовища залежить від частоти зовнішнього поля. Графік залежності Х С =F(1/f) підтверджує, що ємнісний опір залежить від 1/f прямо пропорційно

Досвід №4. Дослідження залежності ємності конденсатора від кута перекриття діелектрика верхньою пластиною

U 1 = 5В, R = 120 Ом, f = 60 кГц, d = 0,002 м, r = 0,06 м, n = 18

Експериментальні дослідження діелектричних властивостейЕкспериментальні дослідження діелектричних властивостейЕкспериментальні дослідження діелектричних властивостей

a, 0

U 2 ,

С, пкФ

З теор, 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

Досвід № 5. Вимірювання товщини діелектричного прокладання

U 1 = 5В, R = 120Ом, f = 60 кГц

Схема конденсатора з частковим заповненням діелектриком

U 2 (склотекстоліт тонкий) = 0,051 В, U 2 (склотекстоліт товстий) = 0,093 В, U 2 (повітря) = 0,039 В

Експериментальні дослідження діелектричних властивостейЗ 0 = 172пкФ — без діелектрика; З 1 = 411пкФ – склотекстоліт товстий; З 1 = 225пкФ — склотекстоліт тонкий

Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей ;
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;

Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей;
Експериментальні дослідження діелектричних властивостей; Експериментальні дослідження діелектричних властивостей

Висновок: На цій роботі ми визначили діелектричну проникність та поляризаційні характеристики різних діелектриків, вивчили електричні властивості полів, у них досліджували лінійність та дисперсність діелектричних властивостей матеріалів.

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *