Лабораторная работа №1 Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь твердых диэлектриков

---

Лабораторная работа №1 
 
Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла 
диэлектрических потерь твердых диэлектриков. 
 
Цель работы: 
Ознакомление с образцами диэлектрических материалов, используемых при 
проведении эксперимента. Экспериментальное определение диэлектрической 
проницаемости (ε) и диэлектрических потерь (tgδ, P
уд
) образцов диэлектрических 
материалов, изучение методики проведения испытаний и измерительной аппаратуры. 
Краткие теоретические сведения: 
Электроизоляционные 
материалах 
(диэлектриках), 
находящиеся 
в 
электрическом поле, нагреваются в следствие рассеяния в них энергии 
(диэлектрические потери). Это рассеяние энергии наблюдается как при постоянном, 
так и при переменном напряжениях. 
Напряжение на конденсаторе обусловлено величиной заряда между его 
обкладками. При подключении конденсатора, между обкладками которого 
вакуум, к источнику напряжения (U), конденсатор заряжается до величины Q
0
. 
При введении между его обкладок диэлектрика часть этого заряда (Q
д
) 
нейтрализуется в следствии поляризации диэлектрика. Однако напряжение на 
конденсаторе, подключенному к источнику равно ЭДС этого источника (U), 
поэтому конденсатор подзаряжается на величину Q
д
, компенсируя этим 
уменьшение заряда за счет поляризации, т.е. на его обкладках накапливается 
заряд: 
(2.1) 
Отношение заряда конденсатора с диэлектриков к заряду этого же 
конденсатора, между обкладками которого вакуум, называется относительной 
диэлектрической проницаемостью: 
(2.2) 
(2.5.) 
Емкость С
0 
зависит от конструкции конденсатора и от его 
геометрических размеров. Для плоскопараллельного конденсатора: 
(2.6) 
где – абсолютная диэлектрическая проницаемость
(
=8,8•10
-12
Ф/м); 
– площадь обкладки, м
2
; 
- расстояние между обкладками, м. 
Из уравнений (2.5) и (2.6) следует: 
(2.7) 
или 

---

(2.8) 
Так емкость для плоского конденсатора вычисляется по формуле: 
(2.9) 
где – толщина диэлектрика, см; 
– площадь, охватываемая верхним электродом, см
2
. 
То соответственно диэлектрическая проницаемость рассчитывается: 
(2.10) 
Если используется при измерениях круглый электрод с диаметром , 
то удобно пользоваться формулой: 
(2.11) 
На практике в основном пользуются более простыми схемами замещения 
диэлектрика, параллельной или последовательной. На рис. 2.2. показаны обе схемы 
и соответствующие им векторные диаграммы.