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

20383. Курс международного уголовного права 1.15 MB
  Курс международного уголовного права. ПОНЯТИЕ ПРЕДМЕТ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРИНЦИПЫ И ИСТОЧНИКИ МЕЖДУНАРОДНОГО УГОЛОВНОГО ПРАВА 1. Понятие и предмет международного уголовного права 1. Принципы международного уголовного права 1.
20384. Сращивание организованной и экономической преступности – новая форма криминальной активности 270 KB
  Общая характеристика организованной преступности в сфере экономики Современная криминальная ситуация закономерный результат действия комплекса факторов связанных с переходным периодом ошибками и просчетами в решении стратегических и тактических задач реформирования социальной жизни. Многократно повысилась доходность от преступлений совершаемых не только в традиционном криминальном бизнесе но и в новых отраслях и сферах легальной экономики нефтебизнесе кредитнофинансовой сфере обороте спирта и алкогольных напитков операциях с...
20385. Методика расследования происшествий на железнодорожном и авиатранспорте 1.17 MB
  Нарушения правил безопасности движения и эксплуатации железнйдорожного и воздушного транспорта могут выражаться как в форме действия превышение скорости перевод стрелки под поездом прием поезда на занятый путь самовольное занятие перегона и т. Так не могут быть привлечены к уголовной ответственности осмотрщикиремонтники которые в нарушение действующих правил безопасности не осмотрели тормозную систему и отправили поезд с перекрытым концевым краном если машинист поезда проверяя на перегоне действие тормозной системы на...
20386. Основи підприємницької діяльності 1.1 MB
  Визначення переваг створюваного підприємства. Припинення діяльності підприємства. Конкурентоспроможність підприємства 68 Тема 10. 83 Гозділ №3 ЕКОНОМІКА ПІДПРИЄМСТВА ТА ЗОВНІШНІ ЧИННИКИ ЙОГО ДІЯЛЬНОСТІ.
20387. Информатика и математика. Математика для юристов 1.07 MB
  Теория множеств.1] Понятие способы задания и виды множеств [2.2] Операции над множествами [2.3] Неупорядоченные и упорядоченные множества.
20388. УГОЛОВНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ЮРИДИЧЕСКИХ ЛИЦ: ЗА И ПРОТИВ 381 KB
  Настоящая работа посвящена дискуссионной проблеме - проблеме уголовной ответственности юридических лиц, актуальной в научном и практическом отношении, но недостаточно освещенной в юридической литературе. Она подготовлена доктором юридических наук...
20389. ДОКАЗЫВАНИЕ В СОВЕТСКОМ УГОЛОВНОМ СУДОПРОИЗВОДСТВЕ 672 KB
  66 УПК УССР и И. 66 и 97 УПК УССР ст. 70 и 109 УПК РСФСР. Здесь были высказаны суждения как о том что их применение допустимо и по действующему за кону так как они объединяют в себе свойства соответ ственно киносъемки звукозаписи и фотоснимков так и о том что сначала нужно урегулировать в УПК возмож ность и порядок их применения.
20390. Высшая мера наказания: История, современность, будущее 962 KB
  Высшая мера наказания: История современность будущее Хотите предупредить преступление Сделайте так чтобы люди боялись законов но никого кроме законов не боялись Екатерина II Введение Вряд ли есть такая проблема в уголовном праве по которой было больше споров среди ученых политиков и практиков чем проблема смертной казни. За истекшее время смертной казни были посвящены тысячи работ авторы которых либо требовали ее немедленной отмены либо доказывали настоятельную необходимость. Законодательства разных стран мира также относятся...
20391. Конституционное (государственное) право зарубежных стран 1.32 MB
  Известен его политикоправовой комментарий к Конституции США 1985 подготовленный совместно с В. Основным источником конституционного государственного права являются конституции но они часто содержат лишь общие положения и обходят молчанием ряд важнейших вопросов государственной жизни тем самым оставляя их решение на усмотрение правительства и администрации. Наряду с этим конституции многих стран перегружены рядом мелочей и второстепенных деталей. 25бис конституции Швейцарии которая запрещает выпускать кровь у мясного скота не оглушив...