3. Экспериментальная часть

Установка для определения температурной зависимости удельного электрического сопротивления состоит из тераомметра, нагревательной печи с двумя электродами для образцов, термопары с регулирующим потенциометром. Принципиальная схема установки для изучения температурной проводимости диэлектриков показана на рис. 2.2.

В качестве материала для исследования в работе использовалась конструкционная керамика на основе оксида магния. Помимо оксида магния в состав керамики входят оксиды титана, алюминия и кальция.

Рис. 2.2. Принципиальная схема установки для изучения проводимости диэлектриков

При выполнении работы установите ручку множителя в положение 10⁷ Ом, включите тумблер "Сеть", после пятиминутного прогрева прибора включите режим "Установка нуля", вращая ручку "уст.0 точно", установите стрелку прибора в положение " ", переключением множителя установите предел измерений до получения конечных показаний на шкале прибора. Включите печь, измеряйте сопротивление образца через каждые 20С до максимально допустимой температуры для данного образца. Рассчитайте удельное электрическое сопротивление при каждой температуре. Исходя из удельного электрического сопротивления, рассчитайте электропроводность материала из соотношения =1/. Данные занесите в табл. 2.1.

Постройте зависимость ln от (1/T), аппроксимируйте ее отдельные участки прямыми линиями. Выберите на этих линиях две близколежащие к линии аппроксимации точки и по их значениям вычислите энергию активации процесса для каждого участка.

Таблица 2.1

Материал образца	Площадь электрода, м2	Толщина образца, м	Сопротивление, Ом	Температура, К		ln	1/T

4. Контрольные вопросы

1. Температура плавления оксида магния 2800 С, температура плавления оксида висмута 820 С. У какого оксида выше удельное электросопротивление при комнатной температуре?

2. Как повлияет добавка оксида кальция на удельное сопротивление оксида магния?

3. Как повлияет на удельное сопротивление оксида магния облучение нейтронами?

4. Оксид кремния может быть получен как в кристаллическом виде (кварц), так и в аморфном (кварцевое стекло). У какого материала выше удельное сопротивление?

^{Лабораторная работа № 3}

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ И ТАНГЕНСА УГЛА ПОТЕРЬ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

1. Цель работы

1. Ознакомиться с методами измерения диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь.

2. Экспериментально изучить температурную зависимость диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь.

2. Теоретическая часть

Диэлектрическими принято называть материалы, имеющие низкую плотность подвижных носителей заряда (ионов и электронов), поэтому удельное электрическое сопротивление таких материалов в 10¹² - 10²⁵ раз выше, чем у проводниковых материалов. Очевидно, что диэлектрическими являются материалы с ковалентной, поляризационной или ионной связью между атомами, причем последние только в твердом состоянии. Кроме того, энергия возбуждения электронов на уровни проводимости превосходит 5 электрон-вольт.

По агрегатному состоянию диэлектрики бывают твердыми, жидкими и газообразными. По происхождению диэлектрики могут быть естественными и искусственными, органическими и неорганическими.

По электрической структуре все диэлектрики можно разделить на неполярные и полярные. У неполярных диэлектриков в отсутствии внешнего поля собственный дипольный момент структурных единиц (атомов, молекул, элементарных кристаллических ячеек) равен нулю. У полярных диэлектриков собственный дипольный момент структурных единиц отличен от нуля и в отсутствии внешнего поля. В свою очередь, полярные диэлектрики могут быть параэлектрическими и сегнетоэлектрическими. У параэлектриков дипольные моменты структурных единиц распределены по разным направлениям хаотически, и суммарный дипольный момент даже небольшого объема равен нулю. У сегнетоэлектриков дипольные моменты ориентированы параллельно, и суммарный дипольный момент малых объемов не равен нулю.

При помещении диэлектрика в электрическое поле в нем развиваются два основных процесса: поляризация и сквозная электропроводность. Развитие основных процессов может, в свою очередь, привести к ряду дополнительных процессов к потере энергии электрического поля в диэлектрике и пробою диэлектрика.

Рассмотрим влияние внешних условий на развитие основных процессов в диэлектриках.