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

14 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

18034. Применение пассивных и активных сочленённых транспортных систем 9.6 MB
  Наилучшей конструкцией транспортной системы будет считаться та, которая обеспечивает максимальную приспособленность к конкретным или специфическим для рассматриваемой транспортной системы условиям эксплуатации. Такая транспортная система будет иметь максимальную эффективность в заданных условиях эксплуатации
18035. Исследование причин возгорания автотранспортных средств 5.38 MB
  Исследование причин возгорания автотранспортных средств: Учебное пособие / Под ред. канд. техн. наук А.И. Колмакова. М.: ГУ ЭКЦ МВД России 2003. 82 с. 14 табл. библиогр. Изложены методические основы экспертно-криминалистического сопровождения пр...
18036. Основы менеджмента. Учебно-методическое пособие по дисциплине 2.73 MB
  Учебно-методическое пособие по дисциплине Основы менеджмента В учебном пособии с соответствие с государственным образовательным стандартом изложены основы менеджмента цели и задачи организации принципы и методы управления особое внимание ...
18037. Управление и его функции. Учебное пособие 3.52 MB
  Лекция 1. УПРАВЛЕНИЕ: ПОНЯТИЕ И СУЩНОСТЬ. 1. Понятие управления. . Виды управления. 3. Управленческий труд и его особенности. . Возникновение и развитие теории управления. Управление в широком смысле процесс поддержания функционирования или перевода систем...
18038. МЕХАНИКА, МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА 12.37 MB
  МЕХАНИКА МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА Конспект лекций для 1 семестра изучения курса Физика I. МЕХАНИКА И ЭЛЕМЕНТЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ 1. Кинематика поступательного и вращательного движений материальной точки Механическим движ
18039. Котельные установки и парогенераторы. Основы организации топочных процессов и материальные балансы горения 2.74 MB
  Котельные установки и парогенераторы. Классификация и типы паровых котлов. Поверхности нагрева паровых котлов. Котельное топливо и его технические характеристики. Основы организации топочных процессов и материальные балансы...
18040. ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В КНИЖНОМ ДЕЛЕ 3.94 MB
  ОГЛАВЛЕНИЕ Введение РАЗДЕЛ I. ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В КНИЖНОМ ДЕЛЕ Тема 1. Сущность и виды предпринимательства в книжном деле 1.1. Сущность и виды предпринимательской деятельности 1.2. Что такое предпринимательство 1.3. Внешняя и внутренняя среда предп
18041. ЭКОНОМИКА И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ 951 KB
  Е.В. Севостьянова ПРАКТИКУМ ПО ДИСЦИПЛИНАМ ЭКОНОМИКА И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ Для всех специальностей дневной и заочной форм обучения Практикум содержит систему учебных заданий глоссарииграфические диктанты тесты с ответами по разделам Общи
18042. Учет и аудит в банке 950 KB
  Основы построения бухгалтерского учета в банках. Основные аспекты организации банковской деятельности. Организация учета в коммерческих банках. Методологические основы финансового учета в банках баланс...