Изучение электрических свойств диэлектриков

Цель работы: изучить электрические свойства диэлектриков, 

                          измерить диэлектрическую проницаемость

                          предлагаемых пластин.

Приборы и материалы: составной плоский конденсатор с набором

                                            пластин диэлектрика, генератор

                                            переменной ЭДС, измеритель частоты,

                                            катушка взаимной индуктивности,    

                                            масштабная линейка, провода.

Теоретическая часть.

    К диэлектрикам относятся вещества, в которых невозможно свободное перемещение электрических зарядов под действием электрического поля.

    Характерным для неполярных диэлектриков является симметричное расположение атомов в молекулах, благодаря чему без внешнего электрического поля центр положительных зарядов ядер точно совпадает с центром электронной оболочки. Во внешнем электрическом поле такие молекулы деформируются. В итоге каждая молекула превращается в диполь с дипольным моментом: 

                                 направленным всегда по направлению внешнего электрического поля. Где q-суммарный положительный заряд ядер, а l-вектор, проведенный от центра (-) зарядов к центру (+) зарядов.

   Молекулы некоторых диэлектриков являются диполями по своей природе даже при отсутствии внешнего электрического поля.

   Усредненной характеристикой степени поляризованности диэлектрика является вектор поляризации:

Поскольку для большинства диэлектриков

где a-абсолютная диэлектрическая восприимчивость, зависящая как от системы единиц, так и от свойств диэлектрика, то:

 

- есть относительная диэлектрическая восприимчивость,    

                    зависящая только от свойств диэлектрика.

Практическая часть.

1)

                   300                       Суммарная площадь сплошных прокладок.             

          130                                           S=2*(300*200)=120000 мм² =0,12 м²

200                    170                        Площадь дырок: S₁=4*(130*170)=88400 мм² =

                                            =0,09 м²

                                                         Вычислим : S₂=S-S₁=0.12-0.09=0.03 м²

              DS₂=0.015

              DS₁=0.045

2) Частота от 20 кГц  до 200 кГц

         nв₁=78,5 кГц

Инструментальная погрешность     Dnв=0,5*0,5=0,25

         nв₂=77,5 кГц ;     nв₃=79,5 кГц

3) nд1=88,792 кГц ; nд2=88,490 кГц ; nв3=87,500 кГц

     Dnд=0,5*0,002=0,001

4) Значение диэлектрической проницаемости и погрешность косвенного изменения:

DE=E(DS/S+2(Dnв/nв)+2(Dnд/nд))

nп=96,2 кГц

E=(S1*nв² (nп² -nд² ))/( S1nд² (nп² -nв² )-S2*nп² (nв² -nд²))

 

№ п/п  nв, кГц  nв, кГц  Dnв, кГц  Dnв, кГц  S₁, см²  S₂, см²  DS₁, см²  DS₂, см²   Е     DЕ 

    1        78,5      88,792                                                                                                      

    2        77,5       88,490     0,25          0,001       884       300       0,045       0,015    0,44  0,22                           

    3        79,5       87,500                                                                                                    

Вывод:  проделав лабораторную работу, мы изучили электрические

               свойства диэлектриков и измерили диэлектрическую

               проницаемость пластин.