лабы / ЛБ6

Цель работы

Экспериментальная оценка измерения удельного объемного сопротивления твердого увлажненного диэлектрика при изменении температуры.

Задание

1. Ознакомиться с основными теоретическими положениями электропроводности диэлектриков.

2. Изучить порядок работы на экспериментальной установке.

3. При комнатной температуре и через определенные интервалы температур произвести измерение объемного сопротивления диэлектрика.

4. Рассчитать значения удельного объемного сопротивления.

5. Построить зависимость .

6. Объяснить полученные результаты.

Результаты расчета и эксперимента

1. Введены исходные данные.

Диаметр сечения

Толщина диэлектрика

Площадь поперечного сечения измерительного электрона

2. Полученные в ходе эксперимента значения температуры и объемного сопротивления представлены в виде матриц:

Таблица 1. Данные полученные в ходе эксперимента

T, ℃	T, К	Rv, ГОм
22	295,15	55
25	298,15	53
30	303,15	45
35	308,15	40
40	313,15	30
45	318,15	20
50	323,15	17

Продолжение таблицы 1

55	328,15	14
60	333,15	11
65	338,15	9
70	343,15	4

3. Рассчитаны значения удельного объемного сопротивления, и обратные значения температур

Пример расчета:

Обратная температура

Удельное объемное сопротивление

Логарифм

Таблица 2. Результаты расчета

1/T, 1/k	pV, ГОм⸱м	ln pV
0,0033881	89,95	4,4992308
0,003354	86,677083	4,4621895
0,0032987	73,59375	4,2985601
0,0032452	65,416667	4,1807771
0,0031934	49,0625	3,893095
0,0031432	32,708333	3,4876299
0,0030945	27,802083	3,325111
0,0030474	22,895833	3,1309549
0,0030017	17,989583	2,8897929
0,0029573	14,71875	2,6891222
0,0029142	6,5416667	1,878192

4. Построен график зависимости

Рис. 1. График зависимости

5. Вывод:

В ходе работы экспериментально установлено, что с ростом температуры удельное сопротивление диэлектрика уменьшается. Это подтверждается графиком зависимости, который имеет линейный характер

Результаты подтверждают, что повышение температуры увеличивает подвижность зарядов, снижая сопротивление. Это важно для применения диэлектриков в условиях переменного нагрева.

6. Ответы на контрольные вопросы:

1. Что такое электропроводность диэлектрика?

Электропроводность диэлектрика – это его способность проводить электрический ток, хотя и в очень малой степени. В отличие от проводников, у диэлектриков проводимость обусловлена не основными носителями заряда, а незначительным количеством свободных электронов или ионов, возникающих из-за примесей, дефектов кристаллической решетки или теплового возбуждения.

2. Какие виды свободных носителей заряда характерны для диэлектриков?

В диэлектриках могут присутствовать:

Электроны (в зоне проводимости при тепловом или фотонном возбуждении),

Дырки (в валентной зоне),

Ионы (в ионных кристаллах или полярных жидкостях),

Поляроны (заряженные квазичастицы в аморфных или кристаллических диэлектриках).

3. За счет чего изменяется электрическая проводимость?

Электрическая проводимость диэлектрика зависит от:

Концентрации свободных носителей заряда,

Их подвижности,

Температуры (рост температуры обычно увеличивает проводимость),

Напряженности электрического поля (в сильных полях возможна нелинейная зависимость),

Примесей и дефектов структуры.

4. Что представляет собой сквозной ток диэлектрика?

Сквозной ток – это ток, протекающий через объем диэлектрика при приложении постоянного напряжения. Он включает:

Ток абсорбции (обусловленный поляризацией),

Ток сквозной проводимости (связанный с движением свободных носителей).

Со временем ток абсорбции уменьшается, и остается только ток сквозной проводимости.

5. Что такое удельное объемное электрическое сопротивление диэлектрика?

Это сопротивление материала диэлектрика току, протекающему через его объем. Определяется как сопротивление куба материала с ребром 1 м и измеряется в Ом·м (или Ом·см).

Формула:

6. Объясните температурную зависимость объемного сопротивления твердого диэлектрика.

При повышении температуры:

Увеличивается концентрация свободных носителей (электронов, ионов) за счет теплового возбуждения,

Уменьшается сопротивление (проводимость растет).

7. Какие опытные величины нужно знать для вычисления удельного объемного сопротивления?

Для расчета необходимо измерить:

Сопротивление образца (R),

Площадь электрода (S),

Толщину диэлектрика (d).

Затем используется формула:

5