
- •Лабораторный практикум по Электрофизическим методам исследования диэлектриков
- •Введение
- •Тема 1. Приборы, используемые для проведения исследований электротехнических материалов
- •1.1. Мосты переменного тока
- •1.1.1. Мост переменного тока р577
- •1.1.2. Мост переменного тока р5026
- •1.1.3. Мост переменного тока р5058
- •1.1.4. Автоматические мосты переменного тока
- •1.2. Осциллографы
- •1.3. Генераторы
- •Тема 2. Проводимость полупроводников и металлов лабораторная работа № 2.1
- •2.1. Терморезисторы: термисторы и позисторы
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •Отчетные материалы
- •Лабораторная работа № 2.2
- •2.2. Общие сведения о варисторах
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •1. Подготовка к работе
- •2. Исследование вольтамперной характеристики варистора
- •7. Исследование зависимости сопротивления от температуры
- •Отчетные материалы
- •Лабораторная работа № 2.3
- •2.3. Определение типа носителей в полупроводниках
- •2.3.1. Метод термозонда
- •2.3.2. Метод Холла
- •2.3.3. Определение концентрация и подвижности носителей
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •1. Определение типа носителей с помощью метода термозонда
- •1.1. Подготовка к работе
- •1.2. Определение типа носителей разных кристаллов
- •2. Исследования по методу Холла
- •2.1. Определение типа основных носителей в датчике Холла
- •2.3. Исследование вольтамперной характеристики датчика
- •2.4. Определение микропараметров кристалла датчика Холла
- •2.6. Определение зависимости эдс Холла от величины тока
- •2.9. Определение зависимости эдс Холла величины индукции в
- •Отчетные материалы
- •Тема 3. Поляризация диэлектриков Лабораторная работа № 3.1 "Исследование жидкокристаллических индикаторов"
- •3.1. Теоретические сведения о жк-индикаторах
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •1. Подготовка к измерениям
- •2. Изучение жк-сегментов индикатора
- •4. Исследование зависимости емкости Сn(u)
- •5. Определение зависимости значений Uпор от частоты f
- •6. Определение частоты fкр в зависимости от напряжения
- •7. Определение зависимостей ε(f) и tgδ(f) материала
- •Отчетные материалы
- •Лабораторная работа № 3.2 "Активная сегнетокерамика"
- •3.2. Основные свойства сегнетоэлектриков
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка материалов
- •1. Испытание 1.
- •2. Испытание 2
- •2.6. Анализ зависимости параметров диэлектрика от температуры
- •Отчетные материалы
- •Лабораторная работа № 3.3 "Исследование свойств радиочастотных кабелей"
- •3.3. Теоретические сведения о радиочастотных кабелях
- •3.3.1. Распространение электромагнитных волн по кабелю
- •3.3.2. Обозначение и строение радиочастотных кабелей
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •Отчетные материалы
- •Тема 4. Диэлектрические потери Лабораторная работа № 4.1 "Исследование зависимости ε и tg диэлектрика от температуры и частоты"
- •4.1. Методы оценки диэлектрических потерь
- •4.1.1. Схемы замещения реального конденсатора
- •4.1.2. Расчет величины активных потерь в диэлектрике
- •4.1.3. Мост переменного тока р577
- •4.1.4. Зависимость tg от температуры и частоты
- •4.1.5. Зависимость от температуры и частоты
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка материалов
- •Отчетные материалы
- •Тема 5. Пробой диэлектриков Лабораторная работа № 5.1
- •5.1. Общие сведения о пробое воздуха
- •5.1.1. Влияние различных факторов на пробой воздуха
- •5.1.2. Описание эксперимента
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •Отчетные материалы
- •Тема 6. Тепловые свойства диэлектриков Лабораторная работа № 6.1 "Исследование тепловых свойств диэлектрических материалов"
- •6.1. Методы оценки тепловых потоков
- •6.1.1. Параметры теплового потока
- •6.1.2. Теплопроводность плоской стенки
- •6.1.3. Теплопроводность цилиндрической стенки
- •6.1.4. Влияние факторов на коэффициент теплопроводности
- •6.1.5. Понятие о нагревостойкости материалов
- •6.1.6. Методы измерения температуры и теплового потока
- •6.1.7. Описание установки
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •Отчетные материалы
- •Тема 7. Радиокомпоненты Лабораторная работа № 7.4 "Анализ рядов сопротивлений и конденсаторов"
- •7.1. Номинальные параметры резисторов и конденсаторов
- •7.1.1. Ряды сопротивлений и конденсаторов
- •7.1.2. Гистограмма распределения элементов в серии
- •7.1.3. Экспериментальное построение гистограммы выборки
- •7.1.4. Резисторы и конденсаторы для поверхностного монтажа
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •1. Подготовка к исследованиям
- •2. Исследование параметров резисторов
- •3. Исследование параметров конденсаторов
- •4. Анализ параметров резисторов и конденсаторов smd
- •Отчетные материалы
- •Тема 8. МаГнитные материалы Лабораторная работа № 8.1
- •8.1. Магнитные законы и материалы
- •8.1.1. Магнитные законы
- •8.1.2. Расчет магнитного поля с помощью закона полного тока
- •8.1.3. Общая характеристика магнитных материалов
- •8.1.4. Основные свойства ферромагнитных материалов
- •8.1.5. Магнитные цепи
- •8.1.6. Описание установки
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •1. Исследование магнитных свойств соленоидов
- •Отчетные материалы
- •Лабораторная работа № 8.2
- •8.2. Общие сведения об экранировании магнитного поля
- •8.2.1. Электромагнитное экранирование
- •8.2.2. Количественная оценка эффекта экранирования
- •8.2.3 Описание лабораторной установки
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов
- •1. Подготовка к испытаниям
- •2. Определение зависимости индукции в(h) без экранов
- •3. Определение экспериментальной величины э при различных экранах
- •3.1. Исследование экрана из немагнитного полимерного материала
- •Экспериментальная таблица для каждого из экранов
- •3.7. Исследование экрана из немагнитного металлического материала
- •3.8. Исследование экрана из ферромагнитного материала
- •3.9. Исследование двухслойного экрана из различных материалов
- •Отчетные материалы
- •Тема 9. Оптическая пирометрия Лабораторная работа № 9.1
- •9.1. Модели и методы оптической пирометрии
- •9.1.1. Параметры и характеристики теплового излучения
- •9.1.2. Законы теплового излучения
- •9.1.3. Оценка температуры яркостным пирометром
- •9.1.4. Оценка теплового потока от нагретого тела
- •9.1.5. Схема установки и работа с пирометром оппир-017
- •9.1.6. Расчет температуры с помощью оптического пирометра
- •Подготовка к работе
- •Измерения и обработка результатов Определение яркостной температуры Тя и расчет температуры т
- •Отчетные материалы
- •Рекомендуемая литература Основная
- •Дополнительная
2. Испытание 2
Исследование конденсаторов с помощью моста Р5026
Проведите анализ влияния величины напряжения и температуры на емкости конденсаторов № 3 (конденсатор К10 на основе пассивного диэлектрика – слюды) и № 4 (конденсатор вариконд ВК-2 на основе активного диэлектрика – сегнетоэлектрической керамики).
2.1. Изучите схему включения моста переменного тока Р5026 (перевернутая схема Шеринга) для исследования емкости и тангенса угла диэлектрических потерь (см. тему 1).
2.3. Балансируя мост Шеринга в соответствии с его описанием (глава 1), научитесь рассчитывать величину емкости Cx образцов по значению потенциометра R3.
2.3. Попеременно измеряя емкость образцов № 3 и № 4, снимите показания в процессе повышения напряжения U на образцах (табл. 3.8) при комнатной температуре t0.
2.4. С учетом взаимосвязи емкости С(U) и относительной диэлектрической проницаемости рассчитайте по (1.5) значение (U) и К≈ = С(U)/С5В (табл. 3.8).
Уточненные геометрические параметры образцов приведены на стенде.
2.5. Постройте зависимости ε(U) и коэффициента нелинейности К≈(U) (на одном графике для образцов № 3 и № 4).
Таблица 3.8
Результаты измерений
Номер образца |
Параметр |
t0 = ? оС |
||||
Напряжение U, В, |
||||||
5 |
15 |
20 |
Через 10 |
120 |
||
3 |
R3 |
? |
? |
? |
? |
? |
С1, пФ |
? |
? |
? |
? |
? |
|
ε1 |
? |
? |
? |
? |
? |
|
К |
? |
? |
? |
? |
? |
|
4 |
R3 |
? |
? |
? |
? |
? |
С2, пФ |
? |
? |
? |
? |
? |
|
ε2 |
? |
? |
? |
? |
? |
|
К |
? |
? |
? |
? |
? |
2.6. Анализ зависимости параметров диэлектрика от температуры
Установите указанное преподавателем напряжение U = (80 – 120) В на образцах №3 и №4. По разрешению преподавателя включите термостат и начните нагрев образцов.
Последовательно измеряйте емкости образцов № 3 и № 4 в диапазоне от комнатной t0 до 60–70 оС, снимая показания через каждые 5 оС (табл. 3.9).
2.7. Выключите термостат и прекратите нагрев образцов. Выключите мост переменного тока.
2.8. Проведя расчеты (табл. 3.9), постройте графики зависимостей (Т) от температуры (одном графике для образцов № 3 и № 4).
2.9*. Проведя расчеты, постройте зависимости TKε(t) на одном графике для образцов № 3 и № 4.
2.10. Объясните полученные данные.
Таблица 3.9
Результаты измерений
Номер образца |
Параметр |
Напряжение испытания U = ? В |
||
Температура, оС |
||||
t0 |
… |
70 |
||
3 |
R3 |
? |
? |
? |
С1, пФ |
? |
? |
? |
|
ε1 |
? |
? |
? |
|
ТКε1, K1 |
? |
? |
? |
|
4 |
R3 |
? |
? |
? |
С2, пФ |
? |
? |
? |
|
ε2 |
? |
? |
? |
|
ТКε2, K1 |
? |
? |
? |