Uniwersytet Zielonogórski WEIiT	Imię i Nazwisko	Grupa lab.	Nr ćwicz.	Ocena
Laboratorium Materiałoznawstwa
Temat ćwiczenia: Pomiar przenikalności elektrycznej i współczynnika strat dielektrycznych tgδ dielektryków stałych		Data wyk.	Data odd.	Podpis

1. Cel ćwiczenia

Poznanie sposobu pomiaru przenikalności elektrycznej współczynnika strat dielektrycznych tgδ.

2. Wykaz aparatury

• nanowoltomierz

• wskaźnik selektywny

• kondensator mikrometryczny

• kondensatory cieczowe

• generator 0,050 ÷ 300 kHz

• mostek do pomiaru C i tgδ typ KTS-1471/S

3. Program ćwiczenia

1. Dielektryki i przenikalność dielektryczna

Dielektryki są to izolatory ciała nie przewodzące zauważalnego prądu elektrycznego, których opór właściwy jest większy od 10⁸ Ω•m. Żaden dielektryk nie jest całkowitym izolatorem. Idealnym izolatorem jest jedynie próżnia.

Wyróżniamy:

• Dielektryki liniowe

• niepolarne (dielektryki o dipolach elektrycznych indukowanych)

• polarne, paraelektryki

• Dielektryki nieliniowe o dipolach elektrycznych spontanicznie uporządkowanych w domenach elektrycznych czyli ferroelektryki.

• Dielektryki stałe o polaryzowalności specjalnej:

• elektrety( wytwarzające zewn. pole elektr.),

• piezoelektryki(polaryzacja pod wpływem naprężenia mech.),

• piroelektryki (polaryzacja pod wpływem temperatury)

Definicja przenikalności dielektrycznej.

Przenikalność elektryczna względna materiału x jest definiowana jako stosunek pojemności kondensatora dielektryka x do pojemności tego samego kondensatora, ale z próżnią. ε_x = ε_o * ε_x'. Przenikalność jest związana z mechanizmami polaryzacji.

1. Schemat układu pomiarowego

.

1 - generator 0.03÷300 kHz

2 - mostek

3 - wskaźnik selektywny

4 - kondensator mikrometryczny lub cieczowy

Rys.1. Schemat blokowy stanowiska z mostkiem firmy „Orion”.

1. Tabele wyników pomiarów i obliczeń

TABELA POMIAROWA
CZYNNIKI POMIARY	f [kHz]	A1	A2	A	B	C [pF]	tg
I	150	12	400	412	10^-6	57	6,18*10^-2	6,05
II	140	42	400	442	10^-6	57	6,188*10^-2	6,05
III	130	73	400	473	10^-6	57,5	6,149*10^-2	6,1
IV	120	62	0	62	10^-5	70	7,44*10^-2	7,43
V	110	71	0	71	10^-5	70	7,81*10^-2	7,43
VI	100	74	0	74	10^-5	70	7,4*10^-2	7,4,
VII	90	82	0	82	10^-5	70,3	7,38*10^-2	7,46
VIII	80	94	0	94	10^-5	70,4	7,52*10^-2	7,47
IX	70	10	100	110	10^-5	70,5	7,7*10^-2	7,48
X	60	31	100	131	10^-5	70,6	7,86*10^-2	7,49
XI	50	69	100	169	10^-5	70,7	8,45*10^-2	7,5
XII	40	2	200	202	10^-5	71	8,08*10^-2	7,53

d=3,52*10^-3 m

S=33,16*10^-4 m²

C₀=9,42*10^-1m

1. Wzory wykorzystane do obliczeń i przykładowe obliczenia




A - odczyt tg z mostka A=A1 + A2,

B - mnożnik tg (x10-4, x10-5, itd.),

f - częstotliwość wartość znamionowa rezystora.




C₀ - pojemność geometryczna, F.

S - pole powierzchni elektrody, m²;

d - odległość między elektrodami, m.




C_xd - pojemność kondensatora z badanym materiałem jako dielektrykiem (mierzona mostkiem);

C_xp - pojemność kondensatora z powietrzem jako dielektrykiem

1. Wykresy




Rys 1.

4. Uwagi i wnioski.

Badania były przeprowadzone dla mikrometru 3,52 mm (grubość próbki) czyli dla 3,52*10^-3 m.

Podczas wykonywania 4 pomiaru, tj. przy 125kHz, nieświadomie znaleźliśmy punkt rezonansu układu.

W miarę zwiększania częstotliwości na generatorze, pojemność, współczynnik strat dielektrycznych tg
wzrastały, przenikalności elektryczna również wzrastał.

Współczynnik A rośnie od pierwszego pomiaru do trzeciego, po czym (przy czwartym pomiarze) gwałtowanie spada i już do końca sukcesywnie lecz wolno rośnie.

Laboratorium Materiałoznawstwa

4

---