- •1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
- •1.1. Поляризация диэлектриков
- •1.2. Характеристики упругой поляризации
- •1.3. Температурная зависимость диэлектрической проницаемости ионных кристаллов
- •2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
- •2.1. Цель работы
- •2.2. Задачи работы
- •2.3. Электрическая схема установки
- •2.4. Порядок проведения работы
- •2.5. Задание
- •3. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
- •4. ЛИТЕРАТУРА
- •1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
- •1.1. Общие сведения о природе электропроводности диэлектриков
- •1.2. Зависимость электропроводности диэлектриков от температуры
- •1.3. Зависимость тока от времени приложения напряжения
- •2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
- •2.1. Цель работы
- •2.2. Задачи работы
- •2.3. Электрическая схема установки
- •2.4. Порядок проведения работы
- •2.5. Задание
- •3. ФОРМА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
- •4. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
- •5. ЛИТЕРАТУРА
- •1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
- •1.1. Общие сведения о природе диэлектрических потерь в полярных диэлектриках
- •1.2. Температурно-частотные зависимости диэлектрической релаксации
- •1.3. Особенности диэлектрической релаксации в полимерах
- •2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
- •2.1. Цель работы
- •2.2. Задачи работы
- •2.3. Электрическая схема установки
- •2.4. Порядок работы на установке
- •2.5. Задание
- •3. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
- •4. ЛИТЕРАТУРА
- •1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
- •1.1. Общие сведения о природе сегнетоэлектриков
- •1.2. Механизм спонтанной поляризации сегнетоэлектриков
- •1.3. Влияние напряженности электрического поля
- •2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
- •2.1. Цель работы
- •2.2. Задачи работы
- •2.3. Электрическая схема установки
- •2.4. Порядок проведения работы
- •2.5. Задание
- •3. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
- •4. ЛИТЕРАТУРА
- •1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
- •1.1. Общие сведения о природе электретного эффекта и токов термодеполяризации.
- •1.2. Электрические поля электретов
- •2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
- •2.1. Цель работы
- •2.2. Задачи работы
- •2.3. Электрическая схема и принцип работы установки
- •2.4. Порядок выполнения работы
- •2.5. Задание
- •2.6. Анализ результатов исследования
- •3. ФОРМА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
- •4. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
- •5. ЛИТЕРАТУРА
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6.
- •1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
- •1.1. Общие сведения о пробое газов
- •2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
- •2.1. Цель работы
- •2.2. Задачи работы:
- •2.3. Электрическая схема установки
- •2.4. Порядок работы на установке
- •2.5. Задание
- •3. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
- •4. ЛИТЕРАТУРА
- •1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕХАНИЗМЕ ПРОБОЯ ГАЗОВ В РЕЗКО НЕОДНОРОДНОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ
- •2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
- •2.1. Цель работы
- •2.2. Задачи работы
- •2.3. Электрическая схема установки
- •2.4. Порядок выполнения работы
- •2.5. Задание
- •4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •5. ЛИТЕРАТУРА
- •1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
- •1.1. Общие сведения о пробое жидких диэлектриков
- •2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
- •2.1. Цель работы
- •2.2. Задачи работы
- •2.3. Электрическая схема установки
- •2.4. Порядок работы на установке
- •3. ЗАДАНИЕ
- •4. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
- •5. ЛИТЕРАТУРА
- •1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
- •1.1. Общие сведения о пробое твердых диэлектриков
- •1.2. Электрический пробой
- •1.3. Тепловой пробой
- •1.4. Электрохимический пробой
- •2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
- •2.1. Цель работы
- •2.2. Задачи работы
- •2.3. Методика проведения испытаний
- •2.4. Порядок выполнения работы.
- •2.5. Задание.
- •3. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
- •4. ЛИТЕРАТУРА.
- •1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
- •1.1. Общие сведения о механизме частичных разрядов
- •1.2. Механизм и характеристики частичных разрядов
- •2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
- •2.1. Цель работы
- •2.2. Задачи работы
- •2.3. Методика измерения частичных разрядов
- •2.4. Порядок работы на установке
- •2.6. Задание к работе
- •3. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
- •4. ЛИТЕРАТУРА
- •СОДЕРЖАНИЕ
Лабораторная работа №3
Cx - емкость конденсатора в фарадах (1Ф = 1 1012 ПФ);
h - толщина диэлектрика (м);
S - площадь измерительного электрода образца (м2). Смещение областей максимумов tgδ по шкале температур
(рис.5) при изменении частоты электрического поля описывается
зависимостью |
lg f |
max |
=ϕ(1 |
) |
(рис.7), где f |
max |
- частота, а Т- |
|
|
Т |
|
|
|
температура, при которой tgδ максимален. Как видно из рис.7 у дипольно-сегментального процесса (α-процесс) зависимость lg fmax =ϕ(1Т)нелинейная и для небольшого интервала температур энергия активации диэлектрической релаксации W определяется как
W = 2.3 k |
d lg |
fmax |
= 2.3 |
k |
lg |
|
f2 |
− lg f1 |
, |
(23) |
|||
d(1 |
/ T ) |
|
1 |
|
1 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T1 |
T2 |
|
|
||||
где к = 1,98 кал/моль град. = 8,31 Дж/моль град. |
|
||||||||||||
Экстраполяция зависимости lg |
fmax =ϕ(1Т) к частоте |
f ≈1Гц |
позволяет определить температуру стеклования полимера Тс по результатам исследования диэлектрической релаксации, которая, как правило, оказывается на 5 ÷ 10 0С выше Тс, определенной по коэффициенту линейного расширения.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Цель работы
Изучить влияние температуры и частоты электрического поля на диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь полярного органического диэлектрика.
2.2. Задачи работы
Исследовать характер изменения диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь от температуры полярного органического диэлектрика в области звуковых частот.
Рассчитать энергию активации диэлектрической релаксации и определить температуру стеклования полимера.
44
Лабораторная работа №3
2.3. Электрическая схема установки
В данной работе измерение Сх |
и tgδ исследуемых |
диэлектриков производится с помощью полууравновешенного моста, электрическая схема которого приведена на рис.8.
Рис.8. Электрическая схема полууравновешеннгого моста Здесь ЗГ - генератор звуковой частоты;
СЭ - эталонный конденсатор; Сх - образец исследуемого диэлектрика;
6Ж1Ж - пентод катодного повторителя; Uд - ламповый вольтметр
Принцип работы такого моста состоит в следующем. Напряжение звуковой частоты (U) с симметричного выхода генератора (ЗГ), имеющего заземленную среднюю точку, подается на емкостной делитель, состоящий из испытуемого диэлектрика (Сх) и вакуумного (эталонного) конденсатора (Сэт).
Между средними точками генератора напряжения и делителя включен катодный повторитель на лампе 6Ж1Ж и индикаторный ламповый милливольтметр (Uд) с большим входным сопротивлением. Упрощенная схема моста показана на рис. 9.
45
Лабораторная работа №3
Рис.9. Упрощенная схема полууравновешенного моста
Настройка моста производится путем изменения емкости Сэт. Равновесие моста соответствует условию Сэт = Сх и, следовательно, падение напряжения на эталонном конденсаторе Uэ и исследуемом диэлектрике Ux будут одинаковы.
Вэтом случае, как следует из упрощенной схемы (рис.9), емкостные токи в диагонали моста направлены встречно и
компенсируют друг друга, а ламповый милливольтметр Uд будет показывать падение напряжения на сопротивлении диагонали моста
Zд, пропорциональное активной составляющей тока через Сх и, следовательно, пропорциональное величине tgδ .
Вмомент достижения равновесия моста по емкостным
составляющим тока при Сэт = Сх, падение напряжения в диагонали моста будет иметь минимальное значение, по которому и производится расчет tgδ .
Вслучае, когда величина tgδ незначительно отличается от
единицы, т.е. |
при условии 1> tg δ ≥ 0,01 расчетная формула имеет |
|||||
вид: |
|
|
4 Uд |
|
|
|
tgδ = |
|
|
|
|
2 . |
|
U |
|
|
U |
д |
||
|
1− 2 − |
|
|
|||
|
|
|
||||
|
|
|
|
U |
||
При значениях tg δ < 0,01 расчет его производится по |
||||||
уравнению |
|
|
|
|
|
|
tgδ = |
4 U д |
, |
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
где напряжения Uд и U измеряются в вольтах. Если задать величину напряжения на выходе генератора такой, чтобы 4/U = 0.1, тогда уравнение (4) примет вид:
tg δ = 0,1 Uд.
(24)
(25)
(26)
46
Лабораторная работа №3
2.4. Порядок работы на установке
Установку можно включать только с разрешения преподавателя.
1.Подготовить образцы исследуемого диэлектрика. Измерить их толщину и диаметр верхнего электрода.
2.Поместить образец в электродное устройство, надеть металлический экран и обогреватель.
3.Перевести тумблеры "сеть" генератора, лампового милливольтметра и полууравновешенного моста в верхнее положение "включено" и дать прогреться приборам 15-20 минут.
4.Установить на генераторе выходное напряжение 40 вольт ручкой «регулировка вых.». Произвести уравновешивание моста
путем изменения емкости СЭ (рис.8) таким образом, чтобы достичь минимального значения напряжения в диагонали моста Uд.
5.При уравновешивании моста чувствительность лампового милливольтметра повышают путем установления переключателя «mV» и «V» в положение «mV», а переключателя пределов измерений в соответствующий измеряемой величине напряжения предел «300», «100», «30» и «10». При этом необходимо следить, чтобы показания милливольтметра не превышали 2/3 части шкалы.
5.Включить термостат и через каждые 5-10 оС повторять измерения Сх и tgδ .
6.Выполнить измерения согласно задания и результаты
измерений занести в табл. 1.
2.5. Задание
1. Произвести измерения Сх и tgδ при повышении
температуры от комнатной до 130 оС на частотах, указанных в табл.1.
2.Рассчитать диэлектрическую проницаемость (уравнение 22) по полученным результатам.
3.Построить зависимость lg fтах =ϕ(1 / Т ).
4.Рассчитать энергию активации диэлектрической релаксации
(уравнение 23) и определить температуру стеклования полимера (согласно рис.7).
5. Объяснить механизм вырождения дипольно-эластических потерь, связав их с особенностями теплового движения молекул в полимерах.
47