![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Федеральное агентство по образованию
- •1.Краткие теоретические сведения электрическое поле в диэлектриках
- •1.2.Полярные и неполярные молекулы
- •1.2. Диполь в однородном и неоднородном электрических полях
- •1.2.3Поляризация диэлектриков
- •1.4. Поле внутри диэлектрика. Свободные и связанные заряды
- •5. Вектор электрического смещения
- •1.2.8.Условия на границе двух диэлектриков
- •2. Описание лабораторной установки
- •3. Методика эксперимента
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Контрольные вопросы
- •6. Содержание отчета
- •7. Список литературы
2. Описание лабораторной установки
Лабораторная установка включает в себя конденсатор с подвижными пластинами, измеритель емкости ИЕ цифровой Е8-4 (рис. 8). Расстояние между пластинами 1 плоского конденсатора регулируется с помощью винта. Нижняя пластина жестко крепится к основанию, а верхняя выполнена подвижной. Конденсатор подсоединен к входу измерителя емкости 4. Работа ИЕ основана на зарядке измеряемого конденсатора от источника сигнала переменного тока стабильной формы, амплитуды и частоты с последующим дифференцированием, выделением постоянной составляющей на синхронном детекторе и фиксацией ее измерительным устройством. На передней панели прибора расположены тумблер “Сеть” и “клеммы Сx” для подключения измеряемого конденсатора. Отчет измеренной емкости ведется по цифровому табло.
3. Методика эксперимента
Для определения
диэлектрической проницаемости вещества
в работе использован плоский конденсатор
(рис.7). Он состоит из двух плоских
одинаковых пластин
,
расстояние между которыми
,
причем
,
что дает возможность считать пластины
бесконечно плоскими. Заряды пластин
и
.
Тогда поверхностная плотность заряда
.
Напряженность поля, создаваемого
бесконечной заряженной плоскостью
;
.
Поле плоского
конденсатора локализовано в пространстве
между его обкладками (пластинами). Если
ось ОХ
проведена перпендикулярно пластинам
конденсатора в направлении от положительно
заряженной пластины 1 ()
к отрицательно заряженной 2 (
),
то напряженность поля между пластинами
(рис.8) равна
,
или
,
здесь
– диэлектрическая проницаемость среды,
заполняющей конденсатор.
Из формулы, связывающей напряженность и потенциал, имеем
.
Тогда разность
потенциалов пластин
.
Электроемкость конденсатора равна
.
(3.1)
4. Порядок выполнения работы
1. Включить измеритель емкости в сеть посредством шнура с вилкой.
2. Перевести тумблер на лицевой панели ИЕ «Сеть» в верхнее положение, при этом должна загореться шкала прибора.
3.
Подключить к клеммам “”
конденсатор.
4.
Для трех значений зазора
между
пластинами определить емкость конденсатора
без диэлектрика. Результаты измерений
занести в таблицу 1.
5.
По формуле (16) рассчитать теоретическое
значение емкости
.
Таблица 1.
№ П/П |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6.
Вычислить
и
оценить точность эксперимента.
7. Для каждого из трех диэлектриков произвести измерение емкости конденсатора с диэлектриком не менее 5 раз. Необходимо плотно прижимать обкладки конденсатора к пластине из диэлектрика. Результаты эксперимента свести в табл. 2.
8. По формуле (16) вычислить диэлектрическую проницаемость в каждой серии опытов.
Таблица 2.
Вещество |
№ П/П |
|
|
|
|
|
1 . . 5 ср. |
|
|
|
|
|
1 . . 5 ср. |
|
|
|
|
|
1 . . 5 ср. |
|
|
|
|
9.
Произвести исследование границ
применимости формулы (3.1). Для этого
повторить п.п. 8-10 для 20 значений
:
от 0,5см до 5см с шагом 0,5см.
10.
Установить диапазон изменений
,
в котором отклонение емкости от
не более 30%.
11.
Построить зависимость погрешности
от величины заряда.
12.
Установить в конденсатор один из
диэлектриков, емкость которого Вы
определили (табл.2). Величину зазора
выбрать
больше толщины пластины
.
Определить емкость полученной системы.
Вывести формулу для теоретического расчета емкости в этом случае. Сравнить теоретические и экспериментальное значения.