НИУ МЭИ

ИРЭ им В.А.Котельникова

Кафедра ФТЭМК

Лабораторная работа №1

«Определение удельных электрических сопротивлений твёрдых диэлектриков»

                                                                                       

Москва

2018г.

Цель работы – ознакомление со стандартными методами измерений на постоянном токе удельного объёмного (ρ_v) и удельного поверхностного (ρ_s) сопротивлений твёрдых диэлектриков. Определение температурных зависимостей ρ_v(Т) и ρ_s(Т).

Рис. 1.1. Схема измерения обьёмного R_v (а) и поверхностного R_s (б) сопротивлений образца на постоянном токе.

Обозначения:

ИО – испытуемый образец,

ИЭ – измерительный электрод,

ВЭ – высоковольтный электрод,

ОЭ – охранный электрод.

Расчетные формулы

ρ_s=R_s*b/l=R_s* π(D₁+D₂)/(D₂-D₁₎ –удельное поверхностное сопротивление [Ом]

b= π(D₁+D₂)/2

l=(D₂-D₁)/2

D=(D₁+D₂)/2 – усредненное поперечное сечение [Ом]

ρ_v =R_v* πD²/4h – удельное объемное сопротивление [Ом*м]

R-сопротивление образца [Ом]

h – толщина образца [м]

D – диаметр электрода [м]

l – длина, по которому протекает ток [м]

b – ширина площадки, по которой протекает ток [м²]

γ_v=γ_v,o*exp(-E/kT) – удельная объёмная проводимость [1/Ом*м]

T – температура [К]

Е – энергия активации [Дж]

k-постоянная Больцмана [эВ/К]

γ_s – удельная поверхностная проводимость [1/Ом*м]

γ_v,o – предэкспоненциальный множитель

D₁ = 75 мм

D₂ = 79 мм

D3 = 100 мм

h = 1 мм

D = 77 мм

Образец – полиамид с включением углерода

Таблица результатов измерений

1)Нагревание

t,Co	Rv(Ом)	Rs(Ом)	ρs(Ом)	ρv(Ом*м)
20	325	326	39430	1513
30	360	362	43784	1676
40	370	370	44752	1723
50	415	414	50074	1932
60	450	446	53944	2095
70	490	492	59508	2282
80	565	567	68579	2631
90	690	690	83456	3213

1. ρ_s=326* π(75+79)/(79-75)=39430 1. ρ_v=325*( π*77²*10^-3)/(4*1)=1513

2. ρ_s=43784 2. ρ_v=1676

3. ρ_s=44752 3. ρ_v=1723

4. ρ_s=50074 4. ρ_v=1932

5. ρ_s=53944 5. ρ_v=2095

6. ρ_s=59508 6. ρ_v=2282

7. ρ_s=68579 7. ρ_v=2631

8. ρ_s=83456 8. ρ_v=3213

Перевод градусов в кельвины

1. 20+273=293 4. 50+273=323 7. 80+273=353

2. 30+273=303 5. 60+273=333 8. 90+273=363

3. 40+273=313 6. 70+273=343

Графики для ρv(т) и ρs(т)

2)Охлаждение

t,Co	Rv(Ом)	Rs(Ом)	ρs(Ом)	ρv(Ом*м)
90	850	850	102809	3958
80	790	790	95552	3679
70	740	735	88899	3446
60	709	705	85271	3302
50	690	680	82247	3213
40	610	600	72571	2841
30	520	517	62532	2421
20	380	370	44752	1770

1.ρ_s=850* π(75+79)/(79-75)= 102809 1. ρ_v=850* (π*77²*10^-3)/(4*1)= 3958

2. ρ_s=95552 2. ρ_v=3679

3. ρ_s= 88899 3. ρ_v =3446

4. ρ_s=85271 4. ρ_v=3302

5. ρ_s=82247 5. ρ_v=3213

6. ρ_s=72571 6. ρ_v=2841

7. ρ_s=62532 7. ρ_v=2421

8. ρ_s=44752 8. ρ_v=1770