14738

Экспериментальные исследования диэлектрических свойств материалов

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа по физике № 230 Экспериментальные исследования диэлектрических свойств материалов ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Выяснить зависимость: диэлектрической проницаемости материалов от частоты от напряженности эл. поля зависимость емкости конденсатора ...

Русский

2013-06-09

1.86 MB

11 чел.

Лабораторная работа по физике

2-30

Экспериментальные исследования диэлектрических свойств материалов

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Выяснить зависимость: диэлектрической проницаемости материалов, от частоты, от напряженности эл. поля ,зависимость емкости конденсатора от угла перекрытия диэлектрика верхней пластиной, а также вычислить на примере одного из диэлектриков основные характеристики поляризации этого диэлектрика.

Методика эксперимента:

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. По данной схеме находим, что емкость и диэлектрическая проницаемость определяются по следующим формулам:

                                                                  ,где С0 - емкость конденсатора без  диэлектрика.

Задание1

Таблица измерений и результатов

  1.  По результатам эксперимента рассчитаем емкости всех исследуемых конденсаторов,а также диэлектрические проницаемости материалов.

а) для воздуха 

б) для гетинакса 

в) для оргстекла 

г) для фторопласта  

д) для стеклотекстолита 

Расчет характеристик диэлектрика гетинакс

              

          

Расчет погрешностей для диэлектрика гетинакс

  1.   ;  ;  ;
  2.  
  3.  
  4.   ;  ;
  5.  
  6.  Рассчитаем процентную погрешность для  и С

                 

Задание2

Изменяем генератором напряжение U1 от 0 до 5 В с интервалом DU1=1 B, при этом измеряем напряжение U2 c произвольным диэлектриком и без него.

Таблица измерений и результатов

  1.  Найдем Е по результатам измерений

E=, тогда  ;  ;  ;

;  ;

  1.  Найдем  по результатам измерений

, а , тогда 

 ;  ;  ;  ;  ;

График зависимости e=F(E)

                                      e

E,B/M

Задание3

Устанавливаем f=20 kГц, U1=5 В. Изменяя частоту генератора от 20 до 200 kГц с Df=20 kГц, измеряем напряжение U2, при этом U1 -поддерживаем постоянным.

Таблица измерений и результатов

  1.  Рассчитаем 

а) для гетинакса  ;  ;

;  ;  ;

;;

;

б) для воздуха  ;  ;

;  ;  ;

;;

;

  1.  Для расчета  возьмем из задания 2 формулу  

 ;  ;  ;

;  ;

;  ;

Графики зависимости Xc=F(1/f) (слева для воздушного, справа для конденсатора с диэлектриком)

  Xc,Ом                                                                      Xc,Ом  

1/f

1/f

График зависимости e=F(f)

                                           e

f,Гц

Задание4

Устанавливаем значения напряжения и частоты как для первого задания. Вращаем подвижную пластину в пределах от a=0 до 60 гр. с интервалом Da=10, измеряя напряжение U2, при этом напряжение U1 поддерживаем постоянным.

Таблица измерений и результатов

  1.  Рассчитаем С в зависимости от угла 

  1.  Рассчитаем  в зависимости от угла 

С=

 

=,но ,

тогда 

Графики сравнения теоретической (справа) и экспериментальной (слева) зависимости C от угла a

          C,нФ                                                                    С,нФ

a

a

Задание5

Оставляем значения напряжения и частоты такие же как для предыдущего опыта. Измеряем значение напряжения U2 для следующих конденсаторов: 1) без диэлектриков, 2) cо стеклотекстолитом толщиной d=2 мм и 3) со стеклотекстолитом толщиной L, меньшей расстояния между пластинами, при этом значение напряжения U1  поддерживаем постоянным.

Значения напряжения U2 :  1)  0,15 В,   2)  0,21 В,   3)  0,16 В  

Емкости конденсаторов равны соответственно:

                                   1) C=6,63E-10 Ф ,  2) C=9,28E-10 Ф,  3) С=7,07E-10 Ф

Формула для расчета толщины L диэлектрика:

, тогда , отсюда

' где 

                    

Вывод:  В данной работе: мы выяснили, что диэлектрическая проницаемость (e) не зависит ни от напряженности эл. поля, ни от частоты, что емкость конденсатора линейно зависит от угла перекрытия пластин конденсатора,  а также произвели расчеты для диэлектриков, результаты которых приведены выше. 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19446. Ликвидация юридических лиц 26 KB
  Ликвидация юридических лиц. Ликвидация юридического лица прекращение юридического лица без перехода прав и обязанностей в порядке правопреемства к другим лицам. Ликвидация может быть добровольной и принудительной. Добровольная ликвидация проводится по решению учр...
19447. ДЕНЬГИ И ЦЕННЫЕ БУМАГИ КАК ОБЪЕКТЫ ГРАЖДАНСКИХ ПРАВ. ВИДЫ ЦЕННЫХ БУМАГ 27.5 KB
  ДЕНЬГИ И ЦЕННЫЕ БУМАГИ КАК ОБЪЕКТЫ ГРАЖДАНСКИХ ПРАВ. ВИДЫ ЦЕННЫХ БУМАГ Деньги – всеобщий эквивалент заменяющий любой объект имущественных отношений. Деньги – особый объект гражданского права. Они могут быть предметом некоторых гражданскоправовых сделок: договоров за
19448. РЕЗУЛЬТАТЫ ТВОРЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ИНФОРМАЦИЯ. РАБОТЫ. УСЛУГИ 27.5 KB
  РЕЗУЛЬТАТЫ ТВОРЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ИНФОРМАЦИЯ. РАБОТЫ. УСЛУГИ Результаты творческой деятельности – один из видов объектов гражданскоправовых отношений. К ним относятся: произведения науки литературы искусства изобретения промышленные образцы и др.Результаты творч...
19449. Понятие сделки как юридического факта в гражданском праве 24 KB
  Понятие сделки как юридического факта в гражданском праве. Сделками признаются действия граждан и организаций направленные на возникновение изменение или прекращение гражданских прав и обязанностей. Признаки: 1. сделка есть юридический факт а именно действие 2. с...
19450. Виды сделок 24.5 KB
  Виды сделок. 1. Сделки могут быть односторонними и двух или многосторонними договоры. 2. По моменту к которому приурочивается их возникновение сделки могут быть реальными и консенсуальными. В тех случаях когда для совершения сделок достаточно волеизъявления они н
19451. Условия действительности сделок 25.5 KB
  Условия действительности сделок. Сделка считается действительной при соблюдении 4х условий. 1.Содержание сделки должно быть законным. Другими словами сделка должна соответствовать существующему правопорядку не противоречила бы закону и подзаконным актам. 2. Сделка д...
19452. Недействительность сделки 23 KB
  Недействительность сделки. Сделка недействительна в силу признания ее таковой судом оспоримая сделка либо независимо от такого признания ничтожная сделка но только при наличии законных на то оснований. При недействительности сделки каждая из сторон обязана воз
19453. ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВО: ПОНЯТИЕ И ВИДЫ. ДОВЕРЕННОСТЬ 27.5 KB
  ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВО: ПОНЯТИЕ И ВИДЫ. ДОВЕРЕННОСТЬ Представительство – совершение сделок представителем от имени представляемого лица и в его интересах в силу имеющихся полномочий основанных на доверенности указании закона либо акте уполномоченного на то государственн
19454. СРОКИ: ПОНЯТИЕ, ИСЧИСЛЕНИЕ И ВИДЫ 29 KB
  СРОКИ: ПОНЯТИЕ ИСЧИСЛЕНИЕ И ВИДЫ Срок – момент или период времени в который должны реализовываться права и выполняться возложенные обязанности с которым гражданское законодательство связывает определенные правовые последствия. Сроки по своей природе относятся к той...