- •Изучение свойств и характеристик диэлектрических материалов
- •Составители: а.В. Богатырева, и.А. Захаров, е.А. Флаксман
- •Даются описание лабораторных установок, порядок выполнения работы, задания и краткие сведения из теории.
- •Редактор э.Б. Абросимова
- •Цель работы
- •Характерные особенности диэлектриков
- •Поляризация диэлектриков и диэлектрическая проницаемость
- •Электропроводность диэлектриков
- •Диэлектрические потери
- •Пробой твердых диэлектрических материалов
- •Электрический пробой макроскопически однородных диэлектриков
- •Электрический пробой неоднородных диэлектриков
- •Тепловой пробой
- •Электрохимический пробой
- •Содержание работы
- •Порядок выполнения работы
- •Часть 1. Определение удельных
- •1. Устройство и принцип работы стенда
- •2. Подготовка стенда к работе
- •3. Порядок выполнения работы
- •4.Обработка результатов измерений
- •Часть 2. Изучение диэлектрической проницаемости и электрических потерь в твердых диэлектриках
- •1.Устройство и принцип работы стенда
- •2. Подготовка стенда к работе
- •3. Порядок выполнения работы
- •4.Обработка результатов измерений
- •Часть 3. Определение электрической прочности
- •Устройство и принцип работы стенда
- •Подготовка стенда к работе
- •Порядок работы
- •Обработка результатов
- •Часть 3. Определение электрической прочности твердых диэлектриков
- •Контрольные вопросы
- •Литература
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е. Алексеева
Кафедра «Промышленная электроника»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
Изучение свойств и характеристик диэлектрических материалов
по курсу «Материаловедение»
для студентов специальностей
140205, 140211, 140604, 140605, 140606, 140607, 140608, 210106
очной, очно-заочной, заочной форм обучения
Нижний Новгород 2011
УДК 621.313
Составители: а.В. Богатырева, и.А. Захаров, е.А. Флаксман
Изучение свойств и характеристик диэлектрических материалов: методические указания к лабораторной работе для студентов специальностей 140205, 140211, 140604, 140605, 140606, 140607, 140608, 210106 очной, очно-заочной, заочной форм обучения / НГТУ; Сост.: А.В. Богатырева, И.А. Захаров, Е.А. Флаксман - Н. Новгород.2011. - 22с.
Даются описание лабораторных установок, порядок выполнения работы, задания и краткие сведения из теории.
Научный редактор А.И.Чивенков
Редактор э.Б. Абросимова
Подп. к печ. . .2011. Формат 60х84I /16. Бумага газетная. Печать офсетная. Печ.л. . Уч.-изд. л. . Тираж 300 экз. Заказ .
___________________________________
Нижегородский государственный технический университет.
Типография НГТУ. 603600, Н. Новгород, ул.Минина, 24.
© Нижегородский государственный
технический университет
им. Р.Е. Алексеева, 2011
Цель работы
Определить удельное электрическое сопротивление, емкость, диэлектрическую проницаемость, диэлектрические потери и электрическую прочность твердых диэлектриков.
Характерные особенности диэлектриков
Основным, характерным для любого диэлектрика процессом, возникающим при воздействии на него электрического напряжения, является поляризация — ограниченное смещение связанных зарядов или ориентация дипольных молекул.
О явлениях, обусловленных поляризацией диэлектрика, можно судить по значению диэлектрической проницаемости, а также угла диэлектрических потерь, если поляризация диэлектрика сопровождается рассеянием энергии, вызывающим нагрев диэлектрика. В нагреве технического диэлектрика могут участвовать содержащиеся в нем немногочисленные свободные заряды, обусловливающие возникновение под воздействием электрического напряжения малого сквозного тока, проходящего через толщу диэлектрика и по его поверхности. Наличие сквозного тока объясняется явление электропроводности технического диэлектрика, численно характеризуемой значениями удельной объемной электрической проводимости и удельной поверхностной электрической проводимости, являющимися обратными соответствующим значениям удельных объемного и поверхностного электрических сопротивлений.
Любой диэлектрик может быть использован только при напряжениях, не превышающих предельных значений, характерных для него в определенных условиях. При напряжениях выше этих предельных значений наступает пробой диэлектрика — полная потеря им диэлектрических свойств.
Значение напряжения, при котором происходит пробой диэлектрика, называется пробивным напряжением, а соответствующее значение напряженности внешнего однородного электрического поля — электрической прочностью диэлектрика.
Поляризация диэлектриков и диэлектрическая проницаемость
Под влиянием электрического поля связанные электрические заряды диэлектрика смещаются в направлении действующих на них сил и тем больше, чем выше напряженность поля. При снятии электрического поля заряды возвращаются в прежнее состояние. В полярных диэлектриках, содержащих дипольные молекулы, воздействие электрического поля вызывает еще и ориентацию диполей в направлении поля; при отсутствии поля диполи дезориентируются вследствие теплового движения.
Любой диэлектрик с нанесенными на него электродами, включённый в электрическую цепь, может рассматриваться как конденсатор определенной емкости.
Заряд конденсатора, как известно, равен
Q = CU,
где С - емкость конденсатора; U - приложенное напряжение.
Заряд Q при заданном значении приложенного напряжения слагается из заряда Q0, который присутствовал бы на электродах, если бы их разделял вакуум, и заряда Qд, который обусловлен поляризацией диэлектрика, фактически разделяющего электроды:
Q = Qo + Qд.
Одной из важнейших характеристик диэлектрика является его относительная диэлектрическая проницаемость . Эта величина представляет собой отношение заряда Q, полученного некотором напряжении на конденсаторе, содержащем данный диэлектрик, к заряду Q0, который можно было бы получить в конденсаторе тех же размеров и при том же напряжении, если бы между электродами находился вакуум:
.