ИЭ / Лабораторные / 7 лаба / №7 Поляризация и диэлектрические потери

резонансного механизма потерь, однако в последнем случае температура не влияет на положение максимума.

Схемы замещения конденсатора. Для расчета электрических цепей (получения количественной информации о процессах, протекающих в тех или иных элементах конструкции) применяют эквивалентные схемы замещения реальных элементов. В зависимости от требуемой точности разработаны и продолжают разрабатываться множество схем замещения одного и того же реального элемента. Конденсатор можно представить в виде схемы замещения, содержащей емкость С и активные сопротивления R или r, эквивалентные теряемой мощности в реальном конденсаторе. Две основные схемы замещения: последовательная и параллельная (рис. 10).

Рис.10. Схемы замещения, эквивалентные конденсатору с диэлектриком с потерями

При последовательной эквивалентной схеме замещения конденсатора

Если температура диэлектрика постоянная и частота задана, то можно использовать как последовательную схему замещения, так и параллельную.

Последовательная и параллельная эквивалентные схемы дают различную зависимость tg от частоты . При последовательной схеме tg увеличивается по мере роста частоты прямо пропорционально . В случае параллельной схемы tg уменьшается с увеличением частоты обратно пропорционально . Поэтому параллельную схему целесообразно использовать, если потери в реальном диэлектрике обусловлены сквозной проводимостью

диэлектрика. Если же энергия рассеивается в подводящих проводах, следует применять последовательную схему замещения.

Методы оценки ' и tg . Для определения диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь электроизоляционных материалов применяют различные методы измерения. Основными из них являются: мостовые, резонансные и волновые. При невысоких частотах (10-2–105 Гц) обычно используют мостовые методы, на высоких (105–108 Гц) – резонансные, в диапазоне СВЧ (109–1010 Гц) – волноводные и резонансные методы.

Описание измерительной установки

В работе используется мостовой метод измерения и двухэлектродная измерительная ячейка.

Подготовка к измерению

Для подготовки прибора к работе необходимо выполнить следующее:

1.Включить измерительный прибор.

2.После самотестирования прибора нажать кнопку «MENU».

3.Далее выбрать пункт «SETTING», а затем «RECALL».

4.Затем нажать цифру «1» и кнопку «ENTER».

5.Выйти из меню настроек кнопкой «EXIT».

6.Кнопкой «Mode» выбрать режим измерения C/D, что означает измерение емкости и тангенса угла диэлектрических потерь.

7.Кнопкой «CIRCUIT» выбрать параллельную эквивалентную схему замещения (PARALL).

8.Для изменения частоты напряжения нажать кнопку «FREQ» и написать значение частоты (в кГц), после чего нажать кнопку «ENTER».

Порядок выполнения работы

Ознакомиться с исследуемыми диэлектриками. Измерить толщину образцов h, диаметр электрода.

Измерить емкость образцов С и tg диэлектрических материалов на постоянной частоте, указанной преподавателем. Данные занести в таблицу 1.

Рассчитать относительную диэлектрическую проницаемость , используя формулу емкости плоского конденсатора

= C h ,

S

где h – толщина диэлектрика; S – площадь электрода.

Построить графики зависимостей ', tg от частоты для исследованных образцов.

Содержание отчета

Отчет должен включать:

1.Цель работы.

2.Принципиальную схему установки.

3.Расчетные формулы, использованные при вычислении относительной

диэлектрической проницаемости .

4.Примеры численных расчетов.

5.Таблицы с экспериментальными и расчетными данными.

6.Графики зависимостей =f(f), tg =f(f).

7.Выводы по работе, содержащие анализ полученных экспериментальных данных по следующей схеме:

-сопоставление полученных значений , tg , для исследуемых материалов различной природы с указанием характерных для них видов поляризации;

-объяснение зависимостей =f(f), tg =f(f).

Контрольные вопросы

1.Что такое поляризация диэлектриков?

2.Что такое поляризованность диэлектрика?

3.Что относится к «быстрым» видам поляризации?

4.Каковы отличительные признаки электронной поляризации?

5.В каких случаях в диэлектрике проявляется дипольно-релаксационная поляризация?

6.Каковы отличительные признаки ионной поляризации?

7.У каких диэлектриков ε может достигать нескольких тысяч?

8.В каких случаях в диэлектрике проявляется миграционная поляризация?

9.Что характеризует тангенс угла диэлектрических потерь?

10.Каков порядок величин ε и tgδ неполярных полимеров?

11.Каков порядок величин ε и tgδ полярных полимеров?

12.В каком случае используется последовательная эквивалентная схема замещения для реального диэлектрика?

13.В каком случае используется параллельная эквивалентная схема замещения для реального диэлектрика?

14.Как зависит параметр ε полярного полимера от температуры?

15.Как зависит параметр ε неполярного полимера от температуры?

16.Как зависит параметр ε полярного полимера от частоты?

17.Как зависит параметр ε неполярного полимера от частоты?

18.Объяснить характер зависимости tgδ от температуры.

19.Объяснить характер зависимости tgδ от частоты.