Работа №2 Исследование удельных объёмного и поверхностного сопротивлений твердых диэлектриков (1152103)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Работа 2. Исследование удельных поверхностного и объёмногосопротивлений твёрдых диэлектриковЦель работы: исследование зависимости удельных поверхностного иобъемного сопротивлений от типа диэлектрика и внешних факторов(температуры, напряжения, времени).1. Теоретическая частьВсе твердые диэлектрики обладают электропроводностью, котораяобусловлена ионной и электронной проводимостями материала, причем внормальных условиях определяющей является ионная проводимость, таккак электронная настолько мала, что ею можно пренебречь.Рис. 1Рис. 2Электропроводность диэлектрика измеряют, помещая его междуобкладкамиконденсатора(рис.1).Приподключениипостоянногонапряжения к образцу диэлектрика ток, протекающий через него, сильноменяетсявовремени.Привключениибатареинапряженностьэлектрического поля в диэлектрике изменяется во времени, следовательно,возникает ток смещения, который из-за поляризации диэлектрика в ε разбольше тока смещения в вакууме.

В диэлектрике плотность этого тока:J см  EtТок, протекающий в диэлектрике, состоит:1) из тока сквозной проводимости, или тока утечки. Эта составляющаяпрактически не зависит от времени. Она присутствует в диэлектрикеблагодаря наличию небольшого числа свободных носителей заряда (ионов);2) тока поляризации, включающего в себя ток электронной и ионнойполяризаций, токи релаксационных поляризаций (ионно-, электронно-,дипольно-релаксационных), ток структурной поляризации.Токи электронной и ионной поляризаций протекают очень быстро(10с),… 10токирелаксационныхполяризациейособенноструктурной, протекают значительно медленнее.Ход кривой на участке 0-1 (см. рис. 2) обусловлен протеканием токов,связанных с быстрыми и медленными видами поляризации.

На участке 1-2токи, связанные с быстрыми видами поляризации, быстро исчезают. Научастке 2-3 токи, связанные с медленными видами поляризации, медленноспадают во времени. Их называют токами абсорбции. Спустя определенноевремя остается лишь ток сквозной проводимости.Чтобы учесть лишь ток сквозной проводимости при определенииудельного объемного и удельного поверхностного сопротивлений, согласнодействующему стандарту измерение сопротивлений диэлектрика проводятспустя минуту после включения батареи. При этом полагают, что токиабсорбции весьма малы и их можно не учитывать.

Поскольку токиабсорбции все-таки присутствуют, измеренное сопротивление всегданесколько меньше истинного.Токпроводимостидиэлектрикаподразделяютнаобъемный,протекающий через диэлектрик, и поверхностный, протекающий по егоповерхности.Соответственноколичественнуюоценкупроводимостидиэлектрика производят по значению удельного объемного и удельногоповерхностногосопротивлений.Удельноеобъемноесопротивлениеколичественно равно сопротивлению куба из данного материала с ребром вединицудлиныпринапряжении,приложенномкдвумегопротивоположным граням.

Удельное объемное сопротивление в СИизмеряется в ом-метрах (Ом•м ) . Часто используются единицы измеренияОм – см = 10-2 Ом – м, а также мкОм – м, которая численно равнаОм * мм2/м.Удельноеповерхностноесопротивлениеколичественноравносопротивлению квадрата любых размеров, выделенного на поверхностиданного материала при напряжении, приложенном к двум противоположнымсторонам этого квадрата. Удельное поверхностное сопротивление в СИизмеряется в омах.Удельноеобъемноеиудельноеповерхностноесопротивлениясущественно зависят от температуры, влажности, приложенного напряженияи времени его воздействия.Зависимость удельного объемного сопротивления от температурыхорошо аппроксимируется экспонентой:v T   Aeb/Tгде А и b – константы для данного материала, которые определяютэкспериментально.

T – абсолютная температура, К.С ростом температуры сопротивление уменьшается, что объясняетсяувеличением числа свободных носителей заряда за счет усилениядиссоциации примесей или основного материала.Напряжение существенно влияет на сопротивление диэлектриков прибольших значениях напряженностей электрического поля. С ростомнапряженности сопротивление падает. Эта зависимость носит нелинейныйхарактер.Влажность оказывает очень сильное влияние на объемное и особеннонаповерхностноесопротивлениедиэлектрика.Приувлажнениисопротивление падает, так как вода сама обладает сравнительно высокойэлектропроводностью и активизирует все загрязнения в материале.Рис.

3аДля измерения удельного объемного и удельного поверхностногосопротивлений применяют стандартную трехэлектродную схему(рис. 3 а, б). Сопротивление измеряют с помощью тераомметра.Образцы твердых диэлектриков представляют собой круглее иликвадратные пластинки, на которые нанесены металлические электроды.Схему, представленную на рис.

6а, используют для измеренияобъемного сопротивления. 1 – электрод в форме диска, на который подаетсяположительный потенциал, 2 – исследуемая пластина диэлектрика,3 – электрод в форме диска, на который подается отрицательныйпотенциал, 4 – электрод в форме кольца, служащий для отводаповерхностной составляющей ионного тока, 5 – тераомметр.При подаче напряжения ток протекает через толщу материала отэлектрода 1 к электроду 3. Охранное кольцо 4 в этой схеме служит дляотвода поверхностной составляющей ионного, тока через диэлектрик.Непосредственноврезультатесопротивление диэлектрика Rv.измеренияопределяютобъемноеРис.

3бУдельное объемное сопротивление (в Ом-метрах) вычисляют поформуле:Sa ra2 v  Rv Rvhhгде S a – контактная поверхность электрода, м2; h – толщина образца,м; ra – радиус электрода 1, м.Схему, представленную на рис. 6б, используют для измеренияповерхностного сопротивления. 1 – электрод в форме диска, на которыйподаетсяположительныйпотенциал,2–исследуемаяпластинадиэлектрика, 3 – электрод в форме диска, служащий для отвода объемнойсоставляющей ионного тока, 4 – электрод в форме кольца, на которыйподается отрицательный потенциал, 5 – тераомметр.Поверхностные токи протекают от электрода 1 к электроду 4.Электрод 3 используется для отвода объемной составляющей тока черездиэлектрик.Врезультатеизмеренияопределяютповерхностноесопротивление диэлектрика R s .

Удельное поверхностное сопротивлениедля электродов кольцевой формы определяют по формуле s  Rs  db  da 22.73 Rs Rsrrdb  d aLn bLg braraгде rb – внутренний радиус электрода 2, м.Стандартныеразмерыэлектродовдляизмеренияудельногообъемного и удельного поверхностного сопротивлений плоских образцовследующие:d a  2 ra  0.05 ; d b  2 rb  0.054 мdc не менее 0.074 м. Согласно ГОСТу сопротивление диэлектриковизмеряют при напряжении 500 и 1000 В. При выполнении лабораторнойработы основные измерения производят при напряжении не выше 100 В.2. Описание лабораторного оборудования.Для измерения величины сопротивления в данной работе используетсятераомметр Е6-13А.

Лицевая панель данного прибора приведена на рис. 4.Где 1 – кнопка включения прибора в сеть2 – установка нулевого значения прибора3 – регулятор установки нулевого значения4 – переключение пределов измерения5 – шкала измерения2. Порядок выполнения работы1. Ознакомиться с инструкцией по эксплуатации тераомметра Е6-13А.2. Ознакомиться с образцами, замерить их толщину h, и размеры электродовra и rb, данные занести в таблицу:№Материал ra, мппrb , мh, мSa,U, R v ,Rs,Pv,Ps,м2В ОмОмОм *Омм3. Включить прибор в сеть нажав кнопку 1 “Сеть вкл”.4. Осуществить калибровку прибора: зажать кнопку 2 “уст.

0” и вращениемрукоятки 3 “уст. 0 точно” добиться установления стрелки прибора назначение “0”.ВНИМАНИЕ! ЗАМЕНА ОБРАЗЦОВ В ИСПТАТЕЛЬНОЙКАМЕРЕ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ КАТЕГОРИЧЕСКИЗАПРЕЩЕНА.Напряжение на электродах отсутствует только при зажатой кнопке “уст. 0”5.

Измерить значения удельного поверхностного электросопротивления дляприведенных образцов. Порядок измерения:5.1. Подключить внешнее кольцо 4 (рис. 3б) измерительной установки кклемме “-” тераомметра, а нижний диск 3 к клемме “Земля” и установитьисследуемый образец между электродами 1 и 3. (Все операции сэлектродами проводятся при зажатой кнопке “уст. 0”.)5.2. Подать напряжение на электроды отключив кнопку 2 “уст. 0”5.3. Путем переключения пределов измерения прибора с помощьюцентральной ручки 4 добиться отклонения стрелки прибора в рабочуюобластьизмерения.Зафиксироватьполученноезначениеэлектросопротивления: если верхний предел измерения (установленныйручкой) кратен 3, то считывание осуществляется по нижней градуировкенижней шкалы, иначе по верхней градуировке нижней шкалы.5.4.

Зажать кнопку 2 “уст. 0”, тем самым сняв напряжение с электродов, изаменить исследуемый образец на следующий. Повторить пункты 5.2, 5.3 и5.4 для остальных образцов.6. Измерить значения удельного объемного электросопротивления дляприведенных образцов. Порядок измерения:6.1 Подключить нижний диск 3 (рис.

6а) к клемме “-” тераомметра, авнешнее кольцо 4 к клемме “Земля” и установить исследуемый образецмежду электродами 1 и 3. (Все операции с электродами проводятся призажатой кнопке “уст. 0”.)6.2 Подать напряжение на электроды отключив кнопку 2 “уст. 0”6.3 Путем переключения пределов измерения прибора с помощьюцентральной ручки 4 добиться отклонения стрелки прибора в рабочуюобластьизмерения.Зафиксироватьполученноезначениеэлектросопротивления: если верхний предел измерения (установленныйручкой) кратен 3, то считывание осуществляется по нижней градуировкенижней шкалы, иначе по верхней градуировке нижней шкалы.6.4 Зажать кнопку 2 “уст. 0”, тем самым сняв напряжение с электродов, изаменить исследуемый образец на следующий. Повторить пункты 6.2, 6.3 и6.4 для остальных образцов.7.

Занести полученные результаты в таблицу.3. Содержание отчета1. Привести схемы измерения сопротивлений.2. Все результаты измерений и расчетов занести в таблицу.3. Кратко объяснить полученные результаты.4. Ответить на контрольные вопросы..

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лабораторной работы