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

13 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

48433. Операційний менеджмент. Опорний конспект лекцій 2.58 MB
  Мета викладання дисципліни формування у студентів навиків розробки та удосконалення операційної системи підприємства вмінь ефективного управління галузевими операційними підсистемами як основи забезпечення стратегічних цілей організації; комплексу знань щодо базових принципів основних категорій сучасних концепцій теоретичних положень та практичних методів управління основною діяльністю підприємства. В результаті вивчення дисципліни студент повинен усвідомити що операційна система є однією з найважливіших складових будьякого...
48434. Оценка и контроль персонала 118.9 KB
  Оценка персонала – процесс определения эффективности деятельности сотрудников в ходе реализации задач организации, позволяющий получить информацию для принятия дальнейших управленческих решений.
48435. РИТОРИКА ЯК НАУКА І НАВЧАЛЬНА ДИСЦИПЛІНА. ПРЕДМЕТ РИТОРИКИ, ЇЇ ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ, ЗАКОНИ 30.68 KB
  ПРЕДМЕТ РИТОРИКИ ЇЇ ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ЗАКОНИ План: Визначення риторики як науки і навчальної дисципліни. Мета курсу красномовства предмет риторики. Модуси публічного виступу основні поняття риторики. Етапи розвитку риторики.
48437. Политология в системе наук об обществе 41.71 KB
  Обобщая различные характеристики можно констатировать что политика это деятельность в сфере отношений между большими социальными группами классами нациями государствами по поводу обретения организации использования политической власти и управления социальными процессами в интересах реализации их общественнозначимых запросов и потребностей. Из этого определения вытекает и структура политики основными компонентами которой являются: политический интерес представляющий собой внутренний осознанный источник политического поведения...
48438. Найдавніші часи. Початки людської цивілізації на території України 723.91 KB
  Початки людської цивілізації на території України Історія України це наука що вивчає розвиток людського суспільства на території України та його закономірності. Джерела вивчення історії України: усні міфи легенди казки народні пісні; писемні літописи документи щоденники мемуари; речові залишки жител знаряддя праці посуд одяг; антропологічні залишки людських поховань; мовні явища які відображають процес розвитку мови; етнографічні побут і звичаї народу; фоно й фотодокументи.На територію сучасної України люди прийшли...
48439. Учет основных средств 52.38 KB
  УЧЕТ СТОИМОСТИ ОСНОВНЫХ СРЕДСТВ Основные средства переносят свою стоимость на готовый продукт постепенно в течение длительного времени охватывающего несколько производственно-технологических циклов. Поэтому учет основных средств и отражение их в балансе организованы таким образом чтобы одновременно можно было показать сохранение ими первоначальной вещной формы и постепенную потерю стоимости. Следует различать первоначальную остаточную восстановительную стоимость основных средств. Первоначальная стоимость отражает фактические затраты на...
48441. Прикметник як частина мови 38.59 KB
  Мета: навчальна' поглибити знання з теми прикметник як частини мови; навчити застосовувати їх у практичній діяльності навчити класифікувати прикметники виокремлювати їх з інших частин мови; розвивальна: розвивати мовне чуття студентів їхнє уміння сприймати й засвоювати новий матеріал вміння диференційовано підходити до аналізу мовних явищ; виховна: виховувати інтерес до мовного матеріалу. Студенти мають уміти: виділяти прикметники в окремі розряди вміти правильно використовувати ступеньовані форми. Якісні прикметники їх семантичні групи...