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

44577. Сравнительные характеристики топологий 31.5 KB
  При значительных объемах трафика уменьшается пропускная способность; трудная локализация проблем; выход из строя кабеля остановит работу пользователей. выход из строя одной РС выводит из строя всю сеть; трудно локализовать проблемы; изменение конфигурации сети требует остановки всей сети. Звезда легко модифицировать сеть добавляя новые РС; централизованный контроль и управление; выход из строя РС не влияет на работу сети. Выход из стоя центрального концентратора выводит из стоя всю сеть.
44578. Методы доступа, Коллизия в сети 87 KB
  Коллизия в сети Наибольшее распространение при проектировании и построении ЛВС получили два метода доступа зто: Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизии CSM CD CrrierSense Multiple ccess nd Collision Defection. Алгоритм работы рабочей станции а точнее ее сетевого адаптера при использовании первого метода доступа заключается в следующем: 1. Вдумайтесь в название этого доступа.
44579. Типы и компоненты беспроводных сетей 30 KB
  В зависимости от технологии беспроводные сети подразделяют на: локальные вычислительные сети; мобильные вычислительные сети. Их можно устанавливать как на автономно работающих компьютерах так и на компьютерах подключенных к сети. Трансивер - это устройство для подключения компьютера к сети т.
44580. Инфракрасные и лазерные беспроводные ЛВС 41.5 KB
  Инфракрасные сети нормально функционируют на скорости 10 Мбит с. Различают 4 типа инфракрасных сетей: Сети прямой видимости между приемником и передатчиком. Сети на рассеянном излучении.
44581. Беспроводные ЛВС с радиопередачей данных 42 KB
  Переключение всех компьютеров в сети происходит синхронно. Есть сети построенные по данной технологии работающие со скоростью до 2 Мбит с на расстояние до 32 км на открытом пространстве и до 120 м внутри здания. Если компьютеры оснастить сетевыми адаптерами Xircom CreditCrd Netwre и ОС Windows 95 98 или Windows NT то они могут без кабеля функционировать как одноранговые сети. Беспроводные ЛВС с радиопередачей данных Если уже работает сеть на основе Windows NT Server то к ней можно подключить сегмент беспроводной сети если к одному...
44583. Мобильные сети 83.5 KB
  Скорость передачи от 8 до 34 Кбит с. Они передают данные по существующим для передачи речи сетям в те моменты когда эти сети не заняты. Это очень быстрая технология связи с задержкой в доли секунды что делает ее вполне приемлемой для передачи в реальном масштабе времени.
44584. Базовая эталонная модель архитектуры сети 82 KB
  Сверху вниз от прикладного уровня к физическому; в рамках физического уровня горизонтально по сетевому кабелю к компьютеру приемнику данных; полученные данные затем двигаются вверх по уровням сетевой модели Сетевая модель ISO OSI определяет сеть в терминах нескольких функциональных уровней. Каждый сетевой уровень включает строго определенные функции и применяет для этого один или несколько протоколов: физический уровень передает данные по сетевым каналам и включает в себя аппаратные...
44585. Основные функции уровней модели OSI 145 KB
  С точки зрения верхних уровней канальный и физический обеспечивают безошибочную передачу пакетов данных. а также алгоритмы переспроса и повторения пакетов. Пример передачи пакетов данных 3. Маршрутизация существенная функция при работе в глобальных сетях с коммутацией пакетов когда необходимо определить маршрут передачи пакета выполнить перевод логических адресов узлов сети в физические.