Исследование зависимости удельных объемного и поверхностного сопротивления диэлектриков от температуры и влажности. Исследование свойств пьезоэлектриков. Исследование магнитных характеристик ферритов и магнитодиэлектриков, страница 10

z = j×w×L₀ + R_K + 1 / [ j×w×C₂ + j×w×C_X + 1 / R_X] ,     (5.8)

Приняв во внимание, что R_X = w×L₀ / Q₁,  C₁ = C₂ + C_X,   tgd =  1/w×C_X×R_X ,  выражение (5.8) можно записать так:

z = j×w×L₀ + w×L₀ / Q₁ + (w×C_X×tgd -

- j×w×C₁) / (L²×C₁² + w²×C_X²×tg²d) .                (5.9)

Пренебрегая, ввиду малости, слагаемым w²×C_X²×tg²d, выражение (5.9) получает вид

z = j×w×L₀ + w×L₀ / Q₁ - j×(1 / w×C₁) + w×C_X×tgd / w²× C₁².  (5.10)

Активное сопротивление контура в момент резонанса, как это следует из выражения (5.10)

R_a = w×L₀ / Q₁ + w×C_X×tgd / w₁²×C₁² .              (5.11)

29

Учитывая, что величину R_a можно представить в виде w×L₀/Q₂ и, приняв во внимание, что 1 / w×С₁ = w×L₀, выражение (5.11) можно записать так:

w×L₀ / Q₂ = w×L₀ / Q₁ + w×L₀× C_X×tgd / C₁ .       (5.12)

Отсюда после сокращения уравнения на w×L₀ и заменив С_Х через С₁ – С₂, получаем

tgd = (Q₁ – Q₂)×C₁ / Q₁×Q₂×(C₁ – C₂) .               (5.13)

3. ВОПРОСЫ К ДОМАШНЕМУ ЗАДАНИЮ

1.  Что такое поляризация диэлектриков и как она оценивается?

2.  Какие виды поляризации не связаны с потерей энергии и какие связаны с потерей энергии?

3.  Как изменяется диэлектрическая проницаемость от температуры и частоты в твердых диэлектриках с ионной, молекулярной и неоднородной структурой?

4.  Что такое угол диэлектрических потерь и тангенс угла диэлектрических потерь?

5.  Как изменяется tgd от температуры и частоты в диэлектриках с замедленными видами поляризации?

6.  Какие виды потерь наблюдаются в твердых диэлектриках и как они оцениваются?

7.  Какие требования предъявляются к диэлектрикам, применяемым на низких частотах и на высоких частотах?

8.  В чем сущность резонансного способа измерения e и tgd?

4. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ

4.1. Получить у преподавателя инструкцию по эксплуатации измерителя  добротности  типа  Е4 – 7,  ознакомиться с его

 30

работой и со всей установкой для измерения e и tgd исследуемых материалов. Работу необходимо начинать после 15 минутного прогрева прибора, предварительно произведя калибровку  добротности.  Получить  у  преподавателя  исследуемые диэлектрики и установить их между электродами измерительных конденсаторов, которые закреплены на дверце термошкафа.

4.2. Измерить частотную зависимость e и tgd диэлектриков при комнатной температуре на частотах 70; 200; 500 кГц; 1,3 МГц; 5 МГц; 11 МГц. Для этого необходимо получить у преподавателя образцовые катушки индуктивности L₀ на соответствующие частоты. Измерения следует производить в следующем порядке: установить в гнезде – L_X – образцовую катушку индуктивности (например на частоту 70 кГц), установить частоту 70 кГц на измерителе добротности, настроить в резонанс контур L₀C₀ подстроечным конденсатором С₀ по максимальному отклонению стрелки измерителя добротности и записать в таблицу результатов значение С₁ подстроечного конденсатора и Q₁, затем подсоединить к клеммам С_Х конденсатор с исследуемым диэлектриком, настроить контур в резонанс подстроечным конденсатором С₀ и записать в табл.5.1 значение С₂ и Q₂. После этого произвести исследование частотной зависимости e и tgd диэлектриков на других частотах, которые указаны выше. Расчет e  произвести по формуле 5.7, для чего в формулу подставить значение С_Х = С₁ – С₂. Значение tgd определяется по формуле 5.13.

4.3. Исследовать температурные зависимости e и tgd заданных диэлектриков в диапазоне 293 – 360 К через интервал в 15 К, для чего необходимо включить термошкаф.

Для снятия температурных параметров образцы диэлектриков необходимо прогревать одновременно и по очереди подключать к клеммам С_Х при фиксированной температуре.

31

Методика измерения температурной зависимости e и tgd такая же, как и в п. 4.2, отдельно на одной частоте 1,3 МГц.

Таблица 5.1