• Laboratorium fizyki CMF PŁ

• Dzień 10.03.2006r. godzina 8.15 - 9.45 grupa 5502

Wydział Mechaniczny

semestr II rok akademicki 2005/2006

ocena

Pomiar stałej dialektrycznej dla powietrza:

S = 0,0531 m² U_c = 1,5 kV C = 220 nF

U [V]	0,90	1,26	1,62	1,98	2,58	3,80
d [cm]	0,35	0,30	0,25	0,20	0,15	0,10
1/d [cm^-1]	2,86	3,33	4,00	5,00	6,67	10,00
Q=U*C [nAs]	198,0	277,2	356,4	435,6	567,6	836,0

U - napięcie na kondensatorze pomocniczym

d - odległość między płytkami kondensatora

1/d - odwrotność odległości między płytkami

Q - ładunek kondensatora

C - pojemność kondensatora

S - powierzchnia okładek kondensatora

U_c - ustalone napięcie na kondensatorze pomiarowym

Wykres ładunku Q kondensatora w funkcji 1/d odwrotności odległości pomiędzy płytkami kondensatora:

a = 85,91431 ∆a = 4,09305

b = -11,07167 ∆b = 23,91064

współczynnik korelacji = 0,99549

równanie prostej: Q = 85,91431/d - 11,07167

Ze współczynnika nachylenia prostej liczymy stałą dialektryczną dla powietrza:

(zakładamy, że prosta przechodzi przez środek współrzędnych)

błąd względny

błąd bezwzględny

S = 0,0531 m² d = 0,2 cm C = 220 nF

Uc [kV]	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0
U [V]	0,60	1,14	1,80	2,40	2,94	3,60	4,40	5,20
Q [nAs]	126,9	276,3	425,7	575,1	724,5	873,9	1023,3	1172,7

Wykres ładunku Q kondensatora w funkcji przyłożonego napięcia U_c:

a = 298,81576 ∆a = 6,41067

b = -22,55421 ∆b = 15,22321

współczynnik korelacji = 0,99862

równanie prostej: Q = 298,81576U_c - 22,55421

błąd względny

błąd bezwzględny

Pomiar stałej dialektrycznej dla PCV:

S = 0,0531 m² d = 10,3 cm C = 220 nF

Uc [kV]	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0
U [V]	0,48	0,96	1,38	1,80	2,28	2,76	3,40	3,80
Q=U*C [nAs]	105,6	202,4	303,8	396,0	501,6	607,2	748,0	836,0

a = 221,03889 ∆a = 1,00361

b = -3,26446 ∆b = 2,38324

współczynnik korelacji = 0,99994

równanie prostej: Q = 221,03889 U- 3,26446

Ze współczynnika nachylenia prostej liczymy stałą dialektryczną PCV:

(zakładamy, że prosta przechodzi przez środek współrzędnych)

błąd względny

błąd bezwzględny

Pomiar stałej dialektrycznej dla pleksi:

S = 0,0531 m² d = 0,84 cm C = 220 nF

Uc [kV]	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0
U [V]	0,54	1,14	1,74	2,34	2,88	3,40	4,00	4,80
Q=U*C [nAs]	118,8	250,8	382,8	514,8	633,6	748,0	880,0	1056,0

a = 220 ∆a = 1,5

b = 0 ∆b = 0,00001

współczynnik korelacji = 1

równanie prostej: Q = 220 U

Ze współczynnika nachylenia prostej liczymy stałą dialektryczną pleksi:

(zakładamy, że prosta przechodzi przez środek współrzędnych)

błąd względny

błąd bezwzględny

WYNIKI:

• 
  

• 
  

• 
  

WNIOSKI:

Równania:

są słuszne tylko w przybliżeniu, ze względu na założenie o równoległości linii pola. Wraz ze wzrostem odległości pomiędzy okładkami kondensatora, pojemność maleje, co z kolei systematycznie prowadzi do obliczania zbyt dużej stałej dialektrycznej. To jest właśnie przyczyną, dlaczego stała dialektryczna powinna być obliczana dla małej i jednocześnie ustalonej odległości pomiędzy okładkami kondensatora.

Sprawa się zmienia, gdy wstawiamy materiał izolujący pomiędzy płytki. Dialektryki nie mają ruchomych poruszających się swobodnie nośników ładunku, ale są zbudowane z dodatniego jądra i ujemnych elektronów. Te składniki mogą ustawiać się wzdłuż linii pola elektrycznego, tworząc struktury liniowo sprzężonych ze sobą indukowanych dipoli

Powierzchniowe ładunki osłabiają pole elektryczne wewnątrz dialektryka pochodzące od rzeczywistych ładunków zgromadzonych na metalowych okładkach kondensatora. Osłabienie te jest wyrażone za pomocą właściwej dla danego materiału, bezwymiarowej, tzw. względnej stałej dialektrycznej.

Jeżeli ładunek rzeczywisty pozostaje na kondensatorze, w chwili gdy dialektryk jest wstawiany pomiędzy okładkami, to napięcie pomiędzy płytkami zmniejszy się w porównaniu do wartości napięcia w próżni.

Kod ćwiczenia	Tytuł ćwiczenia
E3	Stała dialektryczna różnych materiałów

Radosław Górski

nr indeksu 133045

Mariusz Marszałek

nr indeksu 133090

Kamil Sokołowski

nr indeksu 137017

---