Politechnika Opolska

LABORATORIUM

PRZEDMIOT: INŻYNIERIA MATERIAŁOWA

Kierunek studiów:	ELEKTROTECHNIKA	Rok studiów:	II
Semestr:	III	Rok akademicki:	2010/2011

Temat ćwiczenia:
Pomiar przenikalności elektrycznej względnej dielektryków

Projekt wykonali: G S
Nazwisko i imię:
1.
3.

Ocena:	Data:	Uwagi:

Termin zajęć: 03.01.2011
Dzień tygodnia:

Termin oddania projektu:		Projekt oddano:

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie zjawisk fizycznych odpowiedzialnych za przenikalność elektryczną materiałów izolacyjnych oraz wpływu różnych parametrów na tą wielkość.

2. Wiadomości teoretyczne

W dielektrykach, oprócz nośników swobodnych ładunku odpowiedzialnych za przewodnictwo i przebicie, znajdują się ładunki związane. W przeciwieństwie do ładunków swobodnych, które przemieszczane są od elektrod i tam neutralizowane, ruch ładunków związanych jest ograniczony. Nie mogą one dopływać do elektrod i wytwarzają więc pole elektryczne. Jest ono skierowane przeciwnie do oddziałującego na dielektryk pola zewnętrznego. Ładunki indukowane, pojawiające się na powierzchni dielektryku, wiążą część ładunku na okładzinach kondensatora. Zjawisko to nazywa się polaryzacją dielektryku.

3. Tabela pomiarowa

Materiał	Układ	g [cm]	d[cm]	D[cm]	P[cm2]	Cmd [pf]	Cr [pF]	Cgp [pF]	ε	εśr
papierowo- fenolowa PcF kl.E (ciemnobrązowa)	a	0,08	5	9,1	65	232	1,6107	71,94119	3,119042	3,076104
	b	0,08	5	9,1	65	115,5	1,6107	71,94119	1,414674
	c	0,08	5	9,1	19,63	106	0,885	21,71875	4,694597
bawełniano- fenolowa TcF kl.B (jasnobrązowa)	a	0,08	5	9,1	65	334	1,6107	71,94119	4,536867	4,102182
	b	0,08	5	9,1	65	124,5	1,6107	71,94119	1,53536
	c	0,08	5	9,1	19,63	140	0,885	21,71875	6,234319
szklano-epoksydowa TSE kl. B (żółta)	a	0,05	5	9,1	65	250	1,6107	115,1059	2,099094	2,092552
	b	0,05	5	9,1	65	126	1,6107	115,1059	0,976536
	c	0,05	5	9,1	19,63	115	0,885	34,75	3,202026
szklano-epoksydowa TSE kl. F (zielona)	a	0,11	5	9,1	65	220	1,6107	52,32086	4,069294	3,774632
	b	0,11	5	9,1	65	109,3	1,6107	52,32086	1,819537
	c	0,11	5	9,1	19,63	90	0,885	15,79545	5,435065
warstwowa szklano-epoksydowa kl. H (kremowa)	a	0,04	5	9,1	65	415	1,6107	143,8824	2,823506	2,396234
	b	0,04	5	9,1	65	175	1,6107	143,8824	1,115865
	c	0,04	5	9,1	19,63	145	0,885	43,4375	3,249333
szklano-silikonowa TSS kl.H (biała)	a	0,07	5	9,1	65	238	1,6107	82,2185	2,799479	2,555001
	b	0,07	5	9,1	65	128	1,6107	82,2185	1,387222
	c	0,07	5	9,1	19,63	90	0,885	24,82143	3,478303

4. Wzory i przykładowe obliczenia

$$P = \pi \times \frac{{9,1}^{2}}{4} = 65\ \lbrack\text{cm}^{2}\rbrack$$

$$C_{\text{gp}} = 0,0695\frac{65^{2}}{0,08} = 71,94119\ \lbrack\text{pF}\rbrack$$

C_r = 0, 177 × 9, 1 = 1, 6107 [pF]

$$\varepsilon_{A} = \frac{232 - \left( 0,058\ \times \log\frac{1,5}{0,08} + 0,0185 \right) \times 65 - 1,6107}{71,94119} = 3,119042\ \lbrack\frac{F}{m}\rbrack$$

$$\varepsilon_{B} = \frac{115,5 - 0,077 \times 65 \times log\frac{3,8}{0,08} - 1,6107}{71,94119 + 0,0405 \times 65} = 1,414674\ \lbrack\frac{F}{m}\rbrack$$

$$\varepsilon_{C} = \frac{106 - 0,058 \times 19,63 \times log\frac{1,5}{0,08} - 0,885}{21,71875 + 0,0185 \times 19,63} = 4,694597\ \lbrack\frac{F}{m}\rbrack$$

5. Uwagi i wnioski

W ćwiczeniu badaliśmy przenikalność dielektryczną materiałów izolacyjnych, która jest miernikiem jakości danego dielektryka. Pojemność kondensatora jest ściśle zależna od dielektryka między jego okładkami, zależy również od wielkości okładek (elektrod), im większa ich powierzchnia tym większa pojemność. Na wyniki miał również wpływ czas wykonywania pomiaru.