Реферат: Экспериментальные исследования диэлектрических свойств материалов (№30)

Нижегородский ГосударственныйТехнический Университет.

Лабораторная работа пофизике №2-30.

Экспериментальныеисследования диэлектрических

свойствматериалов.

Выполнил студент

Группы 99 – ЭТУ

Наумов Антон Николаевич

Проверил:

Н. Новгород2000г.

Цель работы:определениедиэлектрической проницаемости и поляризационных характеристик различныхдиэлектриков, изучение электрических свойств полей, в них исследованиелинейности и дисперсии диэлектрических свойств материалов.

Теоретическая часть:

Схема экспериментальной установки.

В эксперименте используются следующие приборы: двавольтметра PV1 (стрелочный) и PV2 (цифровой), генератор сигналовнизкочастотный, макет-схема, на которой установлен резистор R=120 Ом,конденсатор, состоящий из набора пластин различных диэлектриков (толщиной d=2 мм).

Собираем схему, изображеннуюна РИС. 1. Ставим переключатель SA в положение 1. Подготавливаем к работе ивключаем приборы. Подаем с генератора сигнал частоты f=60 кГц и напряжением U=5В, затем по вольтметру PV1 установить напряжение U1=5 В. Далее, вращаяподвижную пластину, измеряем напряжение U2 для конденсатора без диэлектрика и4-x конденсаторов с диэлектриками одинаковой толщины. При этом напряжение U1поддерживаем постоянным.

Напряженностьполя между пластинами в вакууме Е0

вычисляется по формуле: <img src="/cache/referats/4376/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026"> где <img src="/cache/referats/4376/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027"> При внесении пластиныв это поле диэлектрик поляризуется и на его поверхности появляются связанныезаряды с поверхностной плотностью <img src="/cache/referats/4376/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028"><img src="/cache/referats/4376/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029"><img src="/cache/referats/4376/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030"><img src="/cache/referats/4376/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1031"><img src="/cache/referats/4376/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1032"><img src="/cache/referats/4376/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1033">c — диэлектрическаявосприимчивость вещества. Связь модуля вектора поляризации с плотностьюсвязанных зарядов: <img src="/cache/referats/4376/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1034"><img src="/cache/referats/4376/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1035"><img src="/cache/referats/4376/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1036"><img src="/cache/referats/4376/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1037">Dсвязан с вектором Е следующим соотношением <img src="/cache/referats/4376/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1038">

Экспериментальнаячасть:

В данной работе используютсяформулы: <img src="/cache/referats/4376/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1039">,где S — площадь пластины конденсатора, d — расстояние между ними.Диэлектрическая проницаемость материала: <img src="/cache/referats/4376/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1040"><img src="/cache/referats/4376/image034.gif" v:shapes="_x0000_i1041">U1

-напряжениена RCцепи,U2 — напряжение на сопротивлении R, f — частота переменногосигнала. В плоском конденсаторе напряженность связана с напряжением U1как: <img src="/cache/referats/4376/image036.gif" v:shapes="_x0000_i1042"><img src="/cache/referats/4376/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1043">

Опыт №1.Измерение диэлектрической проницаемости и характеристик поляризации материалов.

U1

= 5В, R=120Ом,f=60 кГц, d=0,002м.

Материал

U2, мВ

Воздух

Стеклотекстолит

Фторопласт

Гетинакс

Оргстекло

<img src="/cache/referats/4376/image040.gif" v:shapes="_x0000_i1044"> СВ =176 пкФ; ССТ =429 пкФ;

СФП=270 пкФ; СГН=393 пкФ; СОС=336 пкФ;

Для гетинакса подсчитаем:

<img src="/cache/referats/4376/image051.gif" v:shapes="_x0000_i1050">;

<img src="/cache/referats/4376/image053.gif" v:shapes="_x0000_i1051">; <img src="/cache/referats/4376/image055.gif" v:shapes="_x0000_i1052">;

<img src="/cache/referats/4376/image057.gif" v:shapes="_x0000_i1053">; <img src="/cache/referats/4376/image059.gif" v:shapes="_x0000_i1054">;

<img src="/cache/referats/4376/image061.gif" v:shapes="_x0000_i1055">; <img src="/cache/referats/4376/image063.gif" v:shapes="_x0000_i1056">;

<img src="/cache/referats/4376/image065.gif" v:shapes="_x0000_i1057">;

Расчет погрешностей:

<img src="/cache/referats/4376/image067.gif" v:shapes="_x0000_i1058">; <img src="/cache/referats/4376/image069.gif" v:shapes="_x0000_i1059">; <img src="/cache/referats/4376/image071.gif" v:shapes="_x0000_i1060">;

<img src="/cache/referats/4376/image073.gif" v:shapes="_x0000_i1061">;

<img src="/cache/referats/4376/image075.gif" v:shapes="_x0000_i1062">;

Опыт № 2.Исследование зависимости e

= f(E).

R=120Ом, f=60кГц, d=0,002м.

U1, В

U2, В

(воздух)

U2, В

(гетинакс)

С0, пкФ

С, пкФ

Е, В/м

e

0,009

0,019

200

420

500

2,10

0,016

0,036

177

398

1000

2,24

0,025

0,052

184

387

1500

2,09

0,031

0,070

171

384

2000

2,26

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 частотывнешнего поля.

U1= 5В, R=120Ом.

f, кГц

U2, В

(воздух)

U2, В

(гетинакс)

ХС, кОм

(гетинакс)

С0, пкФ

С, пкФ

e

0,015

0,030

20,0

199

398

2,00

0,029

0,059

10,2

192

391

2,04

0,041

0,089

6,7

181

393

2,07

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 диэлектрическаяпроницаемость 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 зависимостиемкости конденсатора от угла перекрытия диэлектрика верхней пластиной.

U1= 5В, R=120Ом,f=60 кГц, d=0,002м, r=0,06м, n=18.

a

U2, В

С, пкФ

Стеор, пкФ

0,039

172

150

0,048

212

181

0,056

248

212

0,063

279

243

0,072

318

273

0,080

354

304

0,089

393

335

Опыт № 5.Измерение толщиныдиэлектрической прокладки.

U1= 5В, R=120Ом,f=60 кГц.

Схема конденсатора счастичным заполнением диэлектриком.

U2 (стеклотекстолиттонкий)=0,051В,

U2 (стеклотекстолиттолстый)=0,093В,

U2 (воздух)=0,039В.

С0 =172пкФ — без диэлектрика;

С1 = 411пкФ — стеклотекстолит толстый;

С1 = 225пкФ — стеклотекстолит тонкий.

<img src="/cache/referats/4376/image100.gif" v:shapes="_x0000_i1079">; <img src="/cache/referats/4376/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1080"> ; <img src="/cache/referats/4376/image104.gif" v:shapes="_x0000_i1081">; <img src="/cache/referats/4376/image106.gif" v:shapes="_x0000_i1082">;

<img src="/cache/referats/4376/image108.gif" v:shapes="_x0000_i1083">; <img src="/cache/referats/4376/image110.gif" v:shapes="_x0000_i1084">; <img src="/cache/referats/4376/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1085">;

Вывод: На этой работе мы определили диэлектрическуюпроницаемость и поляризационные характеристики различных диэлектриков, изучилиэлектрические свойства полей, в них исследовали линейность и дисперсностьдиэлектрических свойств материалов.

еще рефераты

Еще работы по физике

Реферат по физике

Изучение основных правил работы с радиоизмерительными приборами (№23)

29 Августа 2013

Реферат по физике

Исследование электрических колебаний (№27)

26 Июня 2015

Реферат по физике

Лабораторные работы по физике