NUMER ĆWICZENIA: 5	Mateusz Świerc Kamil Śmigiel Maciej Urbaniec Paweł Noszczyński	DATA:
TEMAT: Pomiary przenikalności elektrycznej dielektryków.	OCENA:

1. Wstęp teoretyczny.

Przenikalność elektryczna dielektryków definiowana jest poprzez następującą zależność stosowaną w praktyce

$$\varepsilon_{w} = \frac{C}{C_{0}}$$

gdzie:

C-pojemność kondensatora z dielektrykiem,

C₀-pojemność kondensatora z próżnią między okładkami.

Wartość przenikalności zależy także od mechanizmów polaryzacji występujących w danym dielektryku, od stanu jego skupienia, temperatury oraz innych czynników. W rzeczywistości w konkretnych dielektrykach rzadko występują pojedyncze mechanizmy polaryzacji, ale za to zawsze mechanizmem polaryzacji jest polaryzacja elektronowa.

Przenikalność elektryczna zależna jest też od temperatury. Współczynnik temperaturowy przenikalności określa się wzorem:

$$\alpha_{\varepsilon} = \frac{1}{\varepsilon_{w}}\frac{d\varepsilon_{w}}{\text{dT}}$$

gdzie ε_w to przenikalność elektryczna substancji.

Przenikalność elektryczna cieczy zależna jest od jej budowy cząsteczkowej. Ze względu na budowę, cząsteczki cieczy można podzielić na niepolarne oraz polarne, gdzie cząsteczka cieczy jest dipolem. Przenikalność elektryczna cieczy niepolarnych jest nieco większa od dwóch i zbliżona do kwadratu współczynnika załamania światła. Temperaturowy współczynnik przenikalności jest ujemny. Przenikalność cieczy niepolarnych jest niezależna od częstotliwości pola elektrycznego.

W cieczach polarnych przenikalność elektryczna może przyjmować bardzo duże wartości Wynika to z dużego wypadkowego momentu dipolowego tworzonego przez duże momenty dipolowe poszczególnych molekuł.

Wpływ temperatury na zachowanie się przenikalności cieczy uwarunkowany jest w mniejszym stopniu zmianami gęstości, w większym zaś wskutek wpływu temperatury na polaryzację relaksacyjną. W niskich temperaturach udział polaryzacji relaksacyjnej jest niewielki w wytwarzaniu wypadkowego momentu dipolowego. Duża lepkość cieczy hamuje bowiem ruch dipoli. Podwyższanie temperatury powoduje wykładniczy spadek lepkości cieczy. Ruch dipoli jest wówczas ułatwiony, co powoduje gwałtowny wzrost przenikalności elektrycznej. Dalsze podwyższanie temperatury powoduje jednak zaburzenia w ruchu dipoli i zmniejszenie ich wkładu w wypadkową polaryzację. Przenikalność elektryczna ulega obniżeniu.

Na przenikalność elektryczną dielektryków ma wpływ także częstotliwość. Przy częstotliwościach mniejszych od pewnej wartości f₀ - częstotliwości charakterystycznej dla danego dielektryka - wszystkie dipole ulegają obrotowi pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego a wypadkowa polaryzacja jest sumą polaryzacji elektronowej i dipolowej. Przy częstotliwości f₀ dipole zaczynają nie nadążać za zmianami pola co owocuje spadkiem przenikalności elektrycznej.

2. Tabela pomiarowa.

T [°C]	C[pF]	Δ	C/C0
23,0	320,87	0,0011	2,070
25,0	319,56	0,0013	2,061
30,0	318,19	0,0016	2,053
35,0	317,47	0,0017	2,048
40,0	316,99	0,0018	2,045
45,0	316,65	0,0021	2,042
50,0	316,43	0,0024	2,041
55,0	316,30	0,0029	2,041
60,0	316,20	0,0030	2,040
65,0	316,24	0,0032	2,040
70,0	316,30	0,0037	2,041

3. Obliczenia i wykres.

Badając jak pod wpływem temperatury zachowuje się pojemność kondensatora możemy wyznaczyć wpływ temperatury na przenikalność elektryczną, za pomocą wzoru

$$\varepsilon_{w} = \frac{C}{C_{0}}$$

dla kondensatora o pojemności C₀=155pF.

Przykładowe równanie:

$$\varepsilon_{w1} = \frac{C_{1}}{C_{0}} = \frac{320,87}{155} = 2,07$$

Wykres zależności przenikalności elektrycznej od temperatury ε_w=f(T).

4. Wnioski.

Chcieliśmy zbadać wpływ temperatury na przenikalność elektryczną cieczy. Zauważyliśmy że wraz ze wzrostem temperatury maleje przenikalność elektryczna co ma związek z zwiększeniem się lepkości cieczy a co za tym idzie ruch dipoli jest wówczas utrudniony, co powoduje spadek przenikalności elektrycznej.