|
Pomiar przenikalnoci dielektrycznej wzgldnej materiaów izolacyjnych |
|
|
|
|
Wstp
Przenikalno elektryczna wzgldna okrelonego dielektryka, zwana czsto jego sta elektryczn, jest liczbowo równa stosunkowi pojemnoci elektrycznej kondensatora z danym dielektrykiem do pojemnoci tego samego kondensatora po usuniciu dielektryka (tj. z dielektrykiem próniowym).
Po przyoeniu napicia U do okadek paskiego kondensatora próniowego zbiera si na nich okrelony adunek Q0, wytwarzajcy w przestrzeni midzy okadkami pole elektryczne E0. Gdy przestrze midzy okadkami wypeni dielektrykiem, ulega on polaryzacji w polu E0-na zewntrznych powierzchniach dielektryka powstaje adunek elektryczny. „Przyciga” on dodatkowe adunki ze róda prdu, zbierajce si na okadkach kondensatora. Na kady adunek elektryczny wewntrz dielektryka dziaaj teraz dwie siy: od zewntrznego pola Ez, wywoanego adunkami na okadkach kondensatora oraz od pola wewntrznego Ew, wywoanego adunkami na zewntrznych powierzchniach dielektryka. Pola te s przeciwnie skierowane, a ich suma jest równa wartoci pola E0 w nieobecnoci dielektryka. Wikszy adunek elektryczny zebrany na okadkach kondensatora przy tym samym napiciu oznacza, e pojemno kondensatora ulega zwikszeniu dziki wypenieniu kondensatora materiaem dielektrycznym.
Pojemno kondensatora próniowego wynosi :
a kondensatora z dielektrykiem :
przy czym : Q i Q0 s odpowiednio adunkami elektrycznymi, zgromadzonymi na okadkach w kondensatorze z dielektrykiem i bez niego, S jest powierzchni okadki kondensatora, a I odlegoci midzy okadkami.
Mona zauway, e :
C>C0, gdy Q>Q0
wtedy z definicji :
w jest wzgldn przenikalnoci elektryczn dielektryka zawsze wiksz od jednoci. Jest ona tym wiksza, im silniej w dielektryku wystpuje zjawisko polaryzacji, tzn. Im wiksza jest podatno dielektryka na polaryzacj.
Tabela pomiarowa
|
Pojemno [pF] |
||
Nr próbki |
Kondensator I |
Kondensator II |
Kondensator III |
I |
185,2 |
90,2 |
84,5 |
II |
117 |
59,6 |
52,3 |
III |
98,3 |
50,7 |
46,4 |
IV |
119,7 |
50,5 |
43 |
V |
139,5 |
65,2 |
59,9 |
Obliczenia
Przenikalno dielektryczna wzgldn dla kondensatora I obliczamy ze wzoru:
dla kondensatora II obliczamy ze wzoru:
dla kondensatora III obliczamy ze wzoru:
gdzie:
- przenikalno dielektryczna wzgldna
Cxd - zmierzona pojemno kondensatora z badanym materiaem jako dielektrykiem
C - obliczona pojemno geometryczna kondensatora z powietrzem jako dielektrykiem
Cy - pojemno rozproszona do otoczenia w powietrzu
powierzchnia elektrody w cm 2
d - rednica elektrody okrgej w cm
g - odlego midzy elektrodami paskimi w cm
PRÓBKA I
D = 10 cm
d = 7 cm
g = 0.2 cm
Kondensator I " 4.63
Kondensator II " 4.88
Kondensator III " 4.87
PRÓBKA II
D = 10.5 cm
d = 7 cm
g = 0.4 cm
Kondensator I " 4.82
Kondensator II " 4.79
Kondensator III " 4.84
PRÓBKA III
D = 9.9 cm
d = 7 cm
g = 0.4 cm
Kondensator I " 5.40
Kondensator II " 5.04
Kondensator III " 5.44
PRÓBKA IV
D = 11 cm
d = 7 cm
g = 0.4 cm
Kondensator I " 4.80
Kondensator II " 4.76
Kondensator III " 5.97
PRÓBKA V
D = 11 cm
d = 7 cm
g = 0.45 cm
Kondensator I " 7.19
Kondensator II " 6.04
Kondensator III " 6.06
Wyniki:
Próbka I jest to materia elektroizolacyjny - ywica melaminowa
Próbka II jest to materia elektroizolacyjny - bakelit
Próbka III jest to materia elektroizolacyjny - celuloza
Próbka IV jest to materia elektroizolacyjny - igelit
Próbka V jest to materia elektroizolacyjny - mika
Wnioski
Celem wiczenia byo wyznaczenie wartoci przenikalnoci dielektrycznej piciu próbek elektroizolacyjnych oraz ustalenie materiau z jakiego zostay wykonane.
Na niedokadno pomiarów wpyny bdne odczyty z przyrzdów pomiarowych (suwmiarka bd rzdu 0.02 mm oraz miernika - 0.01 wartoci odczytanej). Porównujc wartoci obliczone z wartociami tablicowymi wida due przyblienie.
Wyszukiwarka