,#,材料介电常数的测试和分析,1,材料介电常数的测试和分析1,主要内容,实验目的,实验原理,实验仪器,实验步骤,注意事项,思考题,2,主要内容实验目的 2,1,实验目的,理解介电常数的物理意义和测试原理。,掌握固体介质相对介电常数的测试方法。,掌握液体介质相对介电常数的测试方法。,3,1 实验目的理解介电常数的物理意义和测试原理。3,2,实验原理,一个平板电容器的容量,C,与平板的面积,A,成正比，而与板间的距离,d,成反比。这里的比例常数,称为静态介电常数。写成,（,1,）,根据,C,=,Q/V,可知，如果在电容器两极板间放入电介质，则这个电容器的电容就要增加。带有电介质的电容,C,与不带有电介质（真空）的电容,C,0,之比称为介质的相对介电常数，表示为 （,2,）,因此，式（,2,）可以写成 （,3,）,4,2 实验原理 一个平板电容器的容,2.1,固体介质相对介电常数的测定,D,万用电桥,D,万用电桥,t,图,1,平行板电容器系统,5,2.1 固体介质相对介电常数的测定D万用电桥D万用电桥t图1,（,4,）,（,5,）,由（,4,）（,5,）可得：,（,6,）,6,（4）（5）由（4）（5）可得：（6）6,2.2,液体介质相对介电常数的测定,介电常数,测试仪,示波器,C,02,C,01,C,02,C,01,图,2,液体介质测试装置,液体测试槽中已装有空气电容器（两个槽中为不同容量的空气电容器）。,其原理为：我们知道,RC,振荡器频率为,7,2.2 液体介质相对介电常数的测定介电常数示波器C02,当介质为液体时,（,7,）,8,当介质为液体时（7）8,3,实验仪器,介电常数测量仪,1,台（套）,（交流）万用电桥,1,台,示波器,1,台,烧杯,500CC 3,个,待测固体介质,待测液体介质,螺旋测微仪,1,个,9,3 实验仪器 介电常数测量仪 1台（套）9,4,实验步骤,4.1,用电桥法测定固体介质的相对介电常数,（,1,）打开万用电桥，按图,1,所示将万用电桥与测量仪接好，测试之前要先进行清零（包括开路和短路清零）。,（,2,）清零之后将平行板电容器调至一定高度（即图,1,中所示,D,，,D,应大于固体介质厚度,t,），测出此时以空气为介质时平行板电容器的电容量,C,1,。,10,4 实验步骤 4.1 用电桥法测定固体介质的相对介电常数10,（,3,）将待测样品完全放入平行板电容器内，保持其高度不变，测出有介质时平行板电容器的电容量,C,2,。,（,4,）测出待测样品的厚度,t,、上表面面积,S,、平行板电容器的极间距离,D,，由公式,（,6,）,算出电介质的相对介电常数。,11,（3）将待测样品完全放入平行板电容器内，保持其高度不变，测出,4.2,用频率法测定液体介质的相对介电常数,（,1,）按图,2,所示将介电常数测量仪与示波器接好，将两个 不同宽度的电容器放入玻璃杯中，调整示波器直到得 出比较稳定的波形，记录下此时的振荡频率,f,01,，,f,02,。,（,2,）将液体介质倒入烧杯中，并浸没电容器，方法同（,1,）一样，测出两只不同容量电容器接入时所对应的振荡频率,f,1,，,f,2,。,（,3,）用公式（,7,）计算液体介质的相对介电常数。,12,4.2 用频率法测定液体介质的相对介电常数12,4.3,待测数据,实验号,D,t,S,C,0,C,1,C,2,固体介质,1,固体介质,2,固体介质,3,实验号,f,01,f,02,f,1,f,2,液体介质,1,液体介质,2,13,4.3 待测数据 实验号DtSC0C1C2固体介质1固体介,5,注意事项,用电桥法测定固体介电常数时需要选择合适的频率，每改变一次频率范围时都要重新进行一次清零校正。,用电桥法测定固体介电常数时，手要尽量不在样品周围晃动，以免有感应影响测量结果。,本实验所提供的塑料电容器可用于电容器油和变压器油两种介质的分组实验。,每次测完一组液体介电常数时，都要把塑料电容器擦拭干净，以免影响下一组数据的测量。,14,5 注意事项用电桥法测定固体介电常数时需要选择合适的频率，每,6,思考题,1.,在测量固体、液体电介质的相对介电常数的过程中，能否移动或接触测量导线？为什么？,2.,对于厚度均匀，而形状不规则的固体样品，能否用本实验中的电桥法测试其相对介电常数？,15,6 思考题 1.在测量固体、液体电介质的相对介电常数的,Thank you!,16,Thank you!16,