Экспериментальная часть
Приборы и оборудование: генератор переменного напряжения, электронный осциллограф, частотомер, микрометр и штангенциркуль, две металлические пластины, набор образцов диэлектриков, резистор с известным сопротивлением.
Схема и описание установки
Диэлектрическую проницаемость твердых диэлектриков можно определить, измеряя сопротивление плоского конденсатора переменному току. Принципиальная схема установки представлена на рис. 1.2.
П
еременное
напряжение от генератора поступает на
плоский конденсатор С, между пластинами
которого помещается образец из
диэлектрика. Сила переменного тока,
текущего через конденсатор, измеряется
амперметром, напряжение на обкладках
конденсатора – вольтметром. Ёмкостное
сопротивление конденсатора можно найти
по закону Ома:
.
(1.8)
Далее, зная ёмкостное сопротивление конденсатора, из (1.9)
(1.9)
можно определить ёмкость:
.
(1.10)
Учитывая, что
и
(D
– диаметр обкладок конденсатора, d
– расстояние между ними) для относительной
диэлектрической проницаемости из (1.10)
получим:
,
или
.
(1.11)
Порядок выполнения работы
1. Ознакомьтесь с приборами и принципом действия измерительной установки.
2. Измерьте линейкой диаметр D обкладки конденсатора.
3. Измерьте микрометром толщину d исследуемых образцов. Запишите результаты в табл.1.1.
4. Приподняв верхнюю обкладку конденсатора, вставьте исследуемый образец между обкладками.
5. На генераторе ГЗ-118 установите произвольную частоту из диапазона от 50.102 Гц до 80.103 Гц.
6. На миллиамперметре нажмите кнопку «2». При этом предел измерения тока будет равен 2 миллиамперам, а результат индицируется в микроамперах. Включите приборы в сеть.
7. Рассчитайте цену деления вольтметра. Предел измерения вольтметра составляет 12 В. Измерения следует снимать по шкале вольтметра, помеченной «VA~» (вторая снизу шкала). Установите напряжение, даваемое генератором, в пределах 6÷10 В.
8. Запишите в таблицу 1.1 частоту ν генератора, напряжение U и силу тока I. При необходимости измените предел измерения амперметра до 200 микроампер, нажав кнопку «200»; при этом результат даётся в микроамперах.
9. Изменяя частоту и/или напряжение, сделайте ещё 2÷4 измерения с данным образцом.
Таблица 1.1
D=……м |
|||||||||||
№ |
Материал образца |
d, м |
, Гц |
, Гц |
U, В |
ΔU, В |
I, А |
ΔI, А |
|
СР. |
|
1 |
Стекло |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2 |
Оргстекло |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
3 |
Текстолит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
4 |
Пенопласт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
10. Вычислите по формуле (1.11) значение для исследуемого образца.
11. Рассчитайте среднее значение для данного материала, оцените погрешность.
12. Все результаты запишите в табл.1.11.
13. Замените образец. Повторите измерения по пунктам 5÷12. Проделайте измерения не менее чем для трех образцов.
14. Сравните полученные результаты с табличными, сделайте выводы.