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

15 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

72487. Ожоги, отморожения, отравления. Оказание ПМП 82.5 KB
  Первая медицинская помощь при термических ожогах. Первая медицинская помощь при химических ожогах. Первая медицинская помощь при отморожениях. Первая помощь в скрытом периоде: медленное согревание в ваннес с постепенным увеличением температуры.
72488. Электротравма. Утопление. Тепловой и солнечный удар. Инородные тела. Укусы животных, насекомых, змей. Оказание ПМП 79 KB
  Первая медицинская помощь при электротравме: устранить воздействие тока на пострадавшего выключить электроустановку откинуть электропровод и т.; осмотр пострадавшего; при потере сознания немедленно проводить искусственное дыхание при остановке сердца сочетать искусственное дыхание...
72489. Сердечно – легочная реанимация 63.5 KB
  Обеспечить проходимости дыхательных путей: освободить полость рта и глотки от инородных масс кровь слизь рвотные массы зубные протезы жвачка рукой обернутой салфеткой платком предварительно повернув голову спасаемого набок.
72490. Введение лекарственных средств 79 KB
  Перед инъекцией кожу протирают стерильным шариком смоченным 70 раствором спирта левой рукой собирают ее в складку треугольной формы основанием вниз правой рукой берут шприц и придерживая иглу и поршень быстрым движением вкладывают иглу в основании треугольника под углом 45 на глубину 12 см.
72491. ПМП при острых заболеваниях брюшной полости, почечной колике 92 KB
  Возникает рвота кишечным содержимым имеющим неприятный каловый запах. Местный перитонит возникает при отграничении участка воспаления спайками петлями кишечника; локализуется вблизи источника воспаления желчный пузырь червеобразный отросток. Возникает в результате воспалительных процессов в матке или придатках.
72492. Раны. Кровотечения 101.5 KB
  Рана – механическое нарушение целостности кожи, слизистых оболочек с повреждением глубинных тканей. Основные признаки раны: боль – наиболее выражена в местах с наибольшим количеством нервных окончаний (кончиках пальцев, надкостница, плевра). кровотечение – абсолютный признак раны.
72493. Первая медицинская помощь при травмах 79 KB
  Травма (от греч. trаuma — рана) — повреждение тканей организма человека с нарушением их целостности и функций, вызванное механическими или иными воздействиями (например, вывихи, растяжения, переломы). Травматология – наука о травмах и их лечении.
72494. Упражнение в свободе 69 KB
  Это не расхожая мораль: поблудил покайся вернись; или слезная история возвращения неузнанного сына столь любезная чувствительным сирийцам дар слезный в противовес египетской памяти смертной а что-то совершенно поразительное: поражающее как молния аз есмь Этот опыт себя в истории философии и в жизни...
72495. Філософсько-теоретичні основи історії української культури 56.5 KB
  У середні віки набуває поширення комплекс значень згаданого слова, згідно з яким культура стала асоціюватися з міським укладом життя, а пізніше, в епоху Відродження, — з досконалістю людини. Нарешті, у XVIII ст. слово культура набуло самостійного наукового значення.