Лабораторная работа №3 «исследование электрической прочности диэлектриков»
1 Цель работы
Исследование процессов электрического пробоя твердых диэлектриков.
2 Общие сведения
Электрическая прочность представляет собой физическую характеристику электроизоляционного материала, с помощью которой оценивается способность материала противостоять электрическому пробою. Под электрической прочностьюдиэлектрика понимается минимальное значение напряженности электрического поля, при которой в диэлектрике возникает пробой, т.е. резкое увеличение электропроводности и потеря изоляционных свойств. Пробивная напряженность Епропределяется величиной пробивного напряженияVпр, отнесенного к толщине диэлектрика d в точке пробоя: Епр=Vпр/ d.
В эксплутационных условиях электрические поле, прежде всего, неоднородно, поэтому электрическую прочность находят на образцах в условиях неоднородного поля и полученное значение называют средней пробивной напряженностью. Эта величина существенно зависит от толщины образца, его площади, свойств окружающей среды. Поэтому для средней напряженности необходимо указывать еще условия испытания.
3 Методика выполнения работы
Определение электрической прочности диэлектриков производится на установке (рис.4).
Рис.4. Схема измерительной установки.
Установка подключается к сети с помощью тумблера К. Напряжение подается на автотрансформатор Tp1, о чем сигнализирует лампочка Л. Величину напряжения, поданного на высоковольтный трансформатор Тр2, фиксирует вольтметр V. Резистор R0служит для ограничения тока разряда при пробое. Реле P1отключает схему при пробое. БК - блокировочные контакты
Твердые диэлектрики для испытания на диэлектрическую прочность помещаются между двумя цилиндрическими электродами.
4 Порядок выполнения работы
1. Получить задание (несколько образцов твердых диэлектриков по указанию преподавателя), определить толщину образцов d.
2. Определить пробивное напряжение Vпри рассчитать Епр образцов.
ВНИМАНИЕ! Все переключения производить при отключенном питании. Установка и снятие образцов при включенном питании опасно для жизни.
3. Повторить измерения n раз (n задастся преподавателем) для новых образцов. Обработать результаты в строгой последовательности:
а) вычислить среднее арифметическое А по формуле:
;
б) определить приближенно значение
среднего квадратичного отклонения по формуле:
,
где pi- отклонение результата
измерений от среднего значения; n - число
измерений.
в) выявить случайные промахи;
г) в случае исключения промахов заново
вычислить
и.
Примечания:
1. Измерение толщины образцов твердых диэлектриков производить с помощью микрометра.
2. Пробивная напряженность определяется
для электрического пробоя по формуле:
,
а для теплового -
В случае использования постоянного
напряжения -
Вопросы для самостоятельной работы
1. Что понимается под электрической прочностью диэлектрика?
2. Виды пробоя газов.
3. Виды пробоя в жидких диэлектриках.
4. Виды пробоя в твердых диэлектриках.
Лабораторная работа №4 «исследование свойств сегнетоэлектриков»
1 Цель работы
Изучение основных свойств сегнетоэлектриков и ознакомление с методикой определения диэлектрических потерь в сегнетоэлектрике.
2 Общие сведения
Сегнетоэлектрикаминазываются диэлектрические (а также полупроводниковые) кристаллы, обладающие самопроизвольной (спонтанной) поляризацией в определенном интервале температур и давлений. По характеру свойств сегнетоэлектрики схожи с ферромагнетиками, поэтому в литературе их часто называют ферроэлектриками. В настоящее время известно более ста соединений, обладающих самопроизвольной поляризацией. Создателем теории сегнетоэлектриков считается академик И.В. Курчатов. Он исследовал свойства сегнетовой соли, по которой и названа эта группа материалов. Кроме этой соли к сегнетоэлектрикам относятся: дигидрофосфат калия, дигидроарсенат калия, метатитанат бария, ряд твердых растворов на основе окислов титана, висмута, стронция, циркония и др.
Сегнетоэлектрики используются в производстве малогабаритных конденсаторов с высокой емкостью, пьезоэлектрических преобразователей; оптически - прозрачные сегнетоэлектрики применяются в квантовой электронике для управления лазерным лучом. Кроме того, из сегнетотокерамики изготавливают конденсаторы - вариконды, которые отличаются резкой зависимостью емкости от приложенного напряжения. В настоящее время вариконды выполняют более 30 различных функций в электронных средствах (диэлектрические усилители, умножители и делители частоты, стабилизаторы напряжения, элементы запоминающих устройств и т. д.).