nr ćwicz. 225	data 15.01.97	Paweł Górniak	Wydział BM	Semestr V	grupa PSP II
prowadzący dr A Dudkowiak					przygotowanie	wykonanie	ocena ostatecz.

TEMAT: BADANIE WŁASNOŚCI DIELEKTRYCZNYCH CIAŁ STAŁYCH

Cel ćwiczenia

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

Wprowadzenie

Jeżeli między okładkami kondensatora znajduje się substancja dielektryczna 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

więc: 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:

Obliczenia:

Pojemność Cx dla poszczególnych dielektryków wyznaczamy ze wzoru:

C_X = C_WZOR. - C_MIERZ.

W celu obliczenia względnej e'_r przenikalności elektrycznej izolatora stosujemy następujący wzór:

gdzie:

Cx - pojemność dla poszczególnych dielektryków

d - odległość między okładkami kondensatora

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

e₀ - przenikalność elektryczna izolatora (e₀ = 8.854*10¹² [Fm^-1])

Błąd przenikalności elektrycznej izolatora wynosi:

gdzie:

r - promień okładki (r = 3.10±0,1)⋅10 ^-2 m

Tangens kąta strat obwodu obliczamy z wzoru:

	I	II	III	I+II
Cx [pF]	40,200	16,900	10,400	11,100
εr	3,204	1,290	3,114	1,952
Δεr	0,959	0,399	0,395	0,334
εr	3,204±0,969	1,290±0,399	3,114±0,395	1,952±0,334
tgδx [^0]	0,008	0,014	0,005	0,038

Wnioski:

Z przeprowadzonych pomiarów oraz wykonanych obliczeń możemy zauważyć,
że przenikalność elektryczna badanych izolatorów jest największa dla materiału 1,a najmniejsza dla materiału 3.Kolejność ta może ulec zmianie na skutek małych różnic przenikalności elektrycznej pomiędzy poszczególnymi materiałami oraz dużym błędem którym są one obarczone. Błąd ten wynikał z trudności prawidłowego ustawienia rezonansu, jak i ustawienia odpowiedniej odległości d.

Z pomiarów tangensa kąta stratności można zaobserwować, iż jego wartość dla poszczególnych izolatorów była stosunkowo mała i bardzo zbliżona do siebie. Natomiast wartość tangensa wzrastała prawie dwukrotnie dla dwóch izolatorów. Należy dodać, że im mniejsza wartość tego kąta tym kondensator jest bliższy idealnemu.

---