Отчет(теория для лабы №4) (Лабораторная работа №4)

Цель работы – получение и исследование частотных зависимостей диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь и коэффициента диэлектрических потерь диэлектриков-полимеров и определение параметров, характеризующих поведение исследуемых диэлектриков в электрических полях высокой частоты.

Параметры образцов:

№3:

D =1.5мм, d =0.2мм, L=0.3мм, =0.121*C ; ([C ] = пФ)

№4:

=0.174*C ; ( [C ] = пФ)

Задание:

1. Изучить экспериментальные установки

2. Изучить измеритель добротности (куметр), предназначенный для измерения С и tgδ конденсаторов в интервале частот от 50 кГц до 35 МГц.

3. Определить на куметре частотную зависимость ε и tgδ для образца совола в интервале частот, указанных преподавателем(рекомендуется проводить измерения на частотах 55, 100, 160, 200, 300, 350, 400, 500, 800, 1000, 5000, 10000, 20000 кГц)

4. Рассчитать по формуле коэффициент диэлектрических потерь и построить зависимости , и tgδ в функции от lgf, где f - частота в Гц.

Основные соотношения и формулы:

Настройка контура производится изменением(уменьшением) переменной емкости С от величины и , так чтобы

,

где и - соответственно значение емкости С и добротности контура в резонансе без образца; и - то же с образцом.

Значение добротности , соответствующие резонансу в контуре с подключенным испытуемым конденсатором, меньше за счет диэлектрических потерь в конденсаторе.

Значение относительной диэлектрический проницаемости , исследуемого диэлектрика рассчитывается по формулам, указанным на образцах.

Значение коэффициента диэлектрических потерь высчитывается по формуле

Частотную и температурную зависимости диэлектрической проницаемости можно получить из соотношения

Дебаевское время релаксации

,

где - вязкость; - радиус шара, в виде которого представляется полярная молекула.

- параметр распределения времени релаксации.

Для полярных диэлектриков, у которых времена релаксации полярных молекул равны, т.е. имеет место одно единственное время релаксации, зависимость представляет собой полуокружность радиусом с центром на оси абсцисс в точке . Это диаграмма Арганда.

Для описания свойств неполярных диэлектриков можно применить уравнение Клаузиуса-Мосотти:

где M – молекулярная масса вещества монозвена макромолекулы;

d - плотность вещества;

- соответственно электронная и атомная поляризуемость молекулы.

Как и для жидких диэлектриков .

Для полярных полимеров, если не учитывать специфику их строения, в первом приближении справедливым можно посчитать уравнение Клаузиуса-Мосотти с поправкой Дебая:

Потери, измеряемые в неполярных полимерах, определяются удельной электрический проводимостью . Значения и здесь можно рассчитать по формулам:

Измеряемые в полярных диэлектриках потери, складываются из потерь, привносимых электропроводностью и процессами медленных поляризаций. Медленными поляризациями называют такие поляризации, время релаксации которых соизмеримо с полупериодом приложенного напряжения

Экспериментальные данные

	Без образца		Образец №3		Образец №4
f, кГц		, пФ		,пФ		, пФ
55	66	360,5	65	337,7	36	335,3
100	100	100,8	97	81	22,7	76,5
160	150	373	145	352,1	67	350
200	150	234,1	147	213,8	53	211,2
250	151	146	149	125,2	28,5	74,4
300	145	98,5	141	77,5	21,2	46
350	137	70	132	49,4	16,3	27
400	123	50,4	119	30	73	315,4
500	160	339	157	318,5	120	104
800	151	126,7	148	107	25,7	54,3
1000	133	77,6	130	57,2	69,5	225,8
5000	139	247,3	135	227,1	-	-
10000	180	58,3	163	37,3	-	-
20000	186	137,2	172	116

где и - добротность и емкость конденсатора без образца;

и - соответственно с образцом.

Расчетные данные на основе эксперимента

Образец №3

Образец №4