4 Порядок выполнения работы

1. Собрать установку по схеме рис. 1.

2. При выключенной установке подключить образец диэлектрика к клеммам «А, Б» и «В» согласно рис.2.

3. Включить источник питания. Произвести измерения нескольких значений тока и напряжения для объемного сопротивления. Уменьшить напряжение до нуля и повторить измерения для поверхностного сопротивления.

4. Повторить измерения по пп.2 и 3 для других образцов диэлектриков.

6. По результатам измерении рассчитать _Vи_Sпо формулам:

,,

где U - напряжение, приложенное к диэлектрику, В; S - площадь верхнего электрода А, см²; h - толщина образца, см; I_V- ток через диэлектрик, А, D₂- внутренний диаметр охранного кольца Б, см; D₁- диаметр верхнего электрода А, см; I_S- ток, протекающий по поверхности диэлектрика, А.

Вопросы для самостоятельной работы

1. Определение и размерность удельного сопротивления.

2. Виды электропроводности диэлектриков.

3. Объемное и поверхностное сопротивления диэлектриков. Зависимость сопротивления от внешних воздействий.

4. Методы измерения сопротивления диэлектриков.

Лабораторная работа №2 «исследование диэлектрической проницаемости диэлектриков»

1 Цель работы

Изучение методики определения диэлектрической проницаемости.

2 Общие сведения

При воздействии электрического поля на диэлектрик, в нем происходят процессы поляризации. Они выражаются в том, что связанные друг с другом электрические заряды смещаются под действием электрического поля. При этом положительные заряды смещаются по направлению электрического поля, а отрицательные - против него. Смещение заряженных частиц в диэлектрике ограничивается межмолекулярными и атомными силами, а также силами упругой связи.

Диэлектрическая проницаемость - величина, характеризующая способность диэлектрика образовывать емкость конденсатора и равная отношению плотности электрического заряда на электродах при данном диэлектрике к плотности заряда при тех же условиях к вакууме.

Для определения качества изоляционных материалов важное значение имеет также определение диэлектрических потерь. Диэлектрические потери- это мощность, рассеиваемая в диэлектрике под воздействием на него электрического поля. Они характеризуются обычно тангенсом угла диэлектрических потерь.Углом диэлектрических потерь называется угол, дополняющий до 90° угол сдвига фаз между током и напряжением в параллельной емкостной цепи. Чем больше активная составляющая, тем больше tg, тем больше потери энергии. В качественных диэлектриках tg= 10^-410^-5. Диэлектрики с малым tgприменяются на высоких частотах и называются высокочастотными.

3 Методика выполнения работы

Для измерения емкости исследуемых диэлектриков используется прибор Е12-1 - измеритель индуктивностей и емкостей высокочастотный. Измерение емкости и индуктивности производится резонансным методом с индикацией момента резонанса по нулевым биениям.

Значение диэлектрической проницаемости можно вычислить, зная геометрические размеры образца, по формуле

,

где С - емкость образца, Ф; S - площадь электрода, м²; d - толщина диэлектрика, м;- электрическая постоянная,Ф/м².

Для образца в виде диска с диаметром D и толщиной d -

.

4 Порядок выполнения работы

1. Используя описание данной работы и инструкцию по эксплуатации измерителя индуктивностей и емкостей, произвести измерения С для различных диэлектрических материалов.

2. Рассчитать значения исследуемых диэлектриков.

Рис. 3 Схема измерительной установки

Вопросы для самостоятельной работы

1. Объяснить процесс поляризации диэлектриков.

2. Механизмы поляризации диэлектриков.

3. Какие характеристики количественно оценивают способность диэлектрика поляризоваться?

4. Какие виды поляризации связаны с рассеянием энергии?

5. Что такое диэлектрические потери?

6. Виды диэлектрических потерь. Их зависимость от внешних факторов.

7. Схемы замещения реальных диэлектриков и их векторные диаграммы.

8. Какова связь между мощностью потерь tg?