nr ćwicz. 225	data 18.03.1996		Wydział Elektryczny	Semestr IV	grupa A2
			przygotowanie	wykonanie	ocena ostatecz.

TEMAT: BADANIE WŁASNOŚCI DIELEKTRYCZNYCH CIAŁ STAŁYCH

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest pomiar względnej przenikalności elektrycznej oraz tangensa kąta strat dielektryków stałych. Sprawdzenie słuszności prawa Gausa. Wyznaczenie zależności temperaturowej przenikalności elektrycznej ferroelektryka.

2. Wprowadzenie

Jeżeli między okładkami kondensatora znajduje się substancja dielektruczna to pojemność kondensatora wzrasta do wartości:

gdzie:

ε` - stała rzeczywista dielektryczna lub przenikalność elektryczna izolatora

ε₀ = 8,854*10^-12 Fm^-1 stała fizyczna zwana przenikalnością elektryczną próżni

ε`_r - względna przenikalność elektryczna izolatora

Oprócz składowej prądu ładowania I_c występuje zgodna w fazie z napięciem składowa prądu strat wynosi:

I_s = GV

wiêc:

I = I_c + I_s

Z punktu widzenia własności elektrycznych izolator odpowiada kondensatorowi połączonemu równolegle z oporem R. Reakcja częstotliwościowa takiego obwodu RC, którą można określić za pomocą tangensa kąta strat:

Zespolona przenikalność elektryczna:

ε∗ = ε`-iε`'

Do pomiaru przenikalności elektrycznej wykorzystujemy wzór:

Do pomiaru tangensa kąta strat wykorzystujemy wzór:

3. Tabela pomiarowa:

4. Obliczenia:

Pojemność Cx dla poszczególnych dielektryków wyznaczamy ze wzoru:

C_X = C_WZOR. - C_MIERZ.

	[pF]
C - pow	83
C - x1	89
C - x2	113
C - x3	96

W celu oblicxzenia względnej '_r przenikalności elektrycznej izolatora stosujemy następujący wzór:

gdzie:

Cx - pojemność dla poszczególnych dielektryków

d - odległość między okładkami kondensatora

A - pole powierzchni okiładek (A = 0.003018 [m]²)

_ - przenikalność elektryczna izolatora ( = 8.854*10¹² [Fm^-1])

Błąd przenikalności elektrycznej izolatora wynosi:

gdzie:

r - promień okładki ( r = 3.10*10^-2 [m])

	[ ]
'r - pow.	3.08 ± 0.24
'r - x1	3.67 ± 0.28
'r - x2	4.40 ± 0.33
'r - x3	3.88 ± 0.29

Tangens kąta strat obwodu obliczamy z wzoru:

	[ ^0]
tg - pow.	0
tg - x1	0.15
tg - x2	0.27
tg - x3	0.14

5. Wnioski:

Z uzyskanych wyników widać, że względna przenikalność elektryczna izolatorów jest najmniejsza dla powietrza. Tangens kąta stratności dla powietrza wynosi zero ponieważ odległość między okładkami kondensatora była tak duża, że rezystancja dążyła do nieskończoności dlatego cały prąd płyną przez kondensator więc δ = 0 i tgδ = 0.

Z przeprowadzonych pomiarów oraz wykonanych obliczeń możemy zauważyć

że przenikalność elektryczna badanych izolatorów jest najmniejsza dla powietrza

a największa dla bakielitu. Pomiar dla kondensatora powietrznego został

przeprowadzony błędnie ponieważ została ustawiona zbyt duża przerwa między okładzinami kondensatora. Ma swoje odzwierciedlenie w tabelce z obliczeniami

tangensa kąta stratności, gdzie wartość tangensa tego kąta dla kondensatora

powietrznego wynosi zero. W rzeczywistości ustawienie tak dużej przerwy między okładzinami doprowadziło do pomiaru wartości kondensatora wzorcowego i wyzerowania δ = 0 i tgδ = 0. Pozostałe wartości tangensa kąta stratności wyszły poprawnie i należy dodać że im mniejsze wartości tego kąta tym kondensator jest bliższy idealnemu.

---