Исследование относительной диэлектрической проницаемости изоляционных материалов

Лабораторная работа № 2

Исследование относительной диэлектрической проницаемости изоляционных

материалов.

Цель работы:

Ознакомится с одним из методов измерения и расчёта относительной диэлектри-ческой проницаемости, провести сравнительную оценку полярности исследуемых

диэлектрических материалов, определить их состав.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:

1.    Измерение ёмкости образцов диэлектриков.

2.    Измерение размеров, расчёт площади электродов.       

3.  Расчёт относительной диэлектрической проницаемости.

4.  Расчёт величины заряда на поверхности диэлектриков.

5.  Сравнительная оценка полярности испытуемых образцов и принадлежность

       их к органике или неорганике.

                                                                                                                          Таблица 1

N.	Материал диэлектрика.	d, м	a, м	в, м	S, м	e	C, ф	Q, Кл
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Полиэтилен матовый.	6,2*10-4	8,3*10-2	4*10-2	3,32*10-3	2,532	1,2*10-10	6*10-10
2	Лакоткань.	9*10-5	5,3*10-2	2,7*10-2	1,28*10-3	6,67	8,36*10-10	4,18*10-9
3	Полистирол.	3*10-5	4,1*10-2	5,3*10-2	2,17*10-3	3,28	2,1*10-10	1,05*10-8
4	Фторопласт-4.	5*10-5	4*10-2	5,4*10-2	2,16*10-3	2,77	1,06*10-10	5.3*10-9
5	Слюда.	3,3*10-4	6*10-2	4*10-2	2,4*10-3	5,7	3,7*10-10	1,85*10-9
6	Стеклотекстолит.	1*10-3	4*10-2	4,3*10-2	2,82*10-3	6,3	1,59*10-10	7,95*10-10
7	Пластик.	7,3*10-4	4*10-2	4,3*10-2	1,72*10-3	7,678	9,34*10-11	4,67*10-10
8	Керамика(кр).	1*10-3	4,2*10-2	4*10-2	1,68*10-3	16	2,39*10-10	1,2*10-8
9	Конденсаторная бумага.	3,2*10-5	7,2*10-2	4,2*10-2	3,02*10-3	4,66	3,9*10-9	1,95*10-8
10	Полиэтилен прозрачный.	1,1*10-4	5*10-2	3,8*10-2	1,9*10-3	2,616	4*10-10	2*10-9
11	Текстолит.	1,42*10-3	5,1*10-2	3,9*10-2	1,99*10-3	7,6	9,4*10-11	4,7*10-10

Измеряем ёмкость каждого  из образцов диэлектриков, результаты измерений за-носим в графу 8 таблицы 1.

Измеряем линейные размеры(толщина-d; длина-а; широта-в) каждого из пред-ставленных образцов и заносим полученные данные в графы 4, 5, 6 таблицы 1.

Расчитываем относительную диэлектрическую проницаемость e каждого образ-

ца по формуле:

      _Þ  

где e₀- абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума:

e₀=8,85*10^-12 ф/м,

       S- площадь электрода, м²,

       d- толщина диэлектрика,

Для образца под № 1 (полиэтилен матовый) e равняется

 Значение e для других образцов диэлектриков находится аналогично, получен-

ные числа заносим в графу 7 таблицы 1.

Вычисляем величину заряда на каждом из образцов по формуле:

Q= C*U

где U- напряжение приложенного к диэлектрику электрического поля, U=5 В.

Для образца под № 1 (полиэтилен матовый) U равняется

U= 1,2*10^-10*5= 6*10^-10

 Значение U для других образцов диэлектриков находится аналогично, получен-

ные числа заносим в графу 9 таблицы 1.

Сопоставляя значения e для различных образцов диэлектрических материалов,

приведённых в таблице 1, можно сделать вывод что материалы под номерами 1,

3, 4, 10  являются нейтральными диэлектриками , так как их диэлектричесая про  ницаемость мала e=2,532¸3,27. Диэлектрикам данного типа свойственен элект-

ронный тип поляризации, происходящий мгновенно, упруго, без потерь и ли-

нейно. Все остальные диэлектрические материалы представляют собой поляр-

ные диэлектрики, e их больше, чем у нейтральных и колеблется для образцов,

представленных в таблице 1 в пределах e= 4,66 ¸16. Диэлектрикам данного ти-

па свойственен дипольно-релаксационный тип поляризации, проходящий не

мгновенно, не упруго, но линейно.

Взависимости от химического состава  представленные образцы можно разде-

ить на органические:

а) Пластмассы (образцы № 1, 3, 10 – полиэтилен и полистирол);

б) Слоистые пластики (образцы № 7, 11- пластик и текстолит);

в) Лакоткани (образец № 2- лакоткань);

г)Фторорганические (образец № 4- фторопласт-4);

д) Конденсаторная бумага (образец №9).

А также на неорганические:

а) Керамика (образец № 8- керамика);

б) Слюда (образец № 5- слюда).

в) Слоистые пластики (образец №6- стеклотекстолит)