电介质介电常数的测量.ppt

掌握目录、实验目的、实验原理、仪器和工具、实验内容、数据记录和处理、注意事项、1、固体、液体介电体的相对介电常数的测量原理和方法2 .学习减少系统误差的实验方法3 .学习以最小二乘法处理实验数据。 【实验目的】，【实验原理】，1，用桥法测定固体介电常数，电极在空气中测定，电极放入介质中测定的【实验原理】，其中：在实验中保持，得：固体介电常数：【实验原理】，2，用回归算法测定空气介电常数和分布容量：C=y :得：式中a=C分，b=0 c分=aSa，0=(bSb)/S0，空气介电常数近似于真空介电常数0，平行平板电容器中S0是极板面积，d是极板间距，系统容量为：【实验原理】，电极在空气中测定，电极在介质中测定，液体介电常数，3，频率法测定液体介电常数，【仪器和器具】，1，1 上部电极连接千分尺，通过调节千分尺改变平行板电容器的间距，可以从千分尺的刻度中读取平行板电容器极板的间距。 电极通过电极引出插座与测定器连接。 在使用该电极前需要进行零校正，校正方法请参照(7.千分尺)。 【仪器与工具】，2、交流桥，DF2826数字桥是带微处理器的智能交流桥。 通过操作【参数】按钮，可以测量l (电感)、c (电容)、r (电阻)。 在本实验中选择测量容量，选择后对应的红色指示灯点亮。 测量电感和电容器时，向测量台的两电极输出交流电压，交流电压的频率通过面板的【频率】按钮切换，可以选择100Hz、1kHz或10kHz。 由于频率越高测定灵敏度越高，所以在本实验中选择10kHz，同样点亮了对应的红色灯。 记录时读取面板左侧的显示器的显示值(容量)，显示值的单位由两显示器中央的红色灯表示。 【仪器和工具】，3、介电常数测量仪、介电常数测量仪的内部有电感器l，与外接电容器c即液体介电测量电极构成LC振荡电路，外部电容器c通过面板上的“电容器”插座连接。 面板上的输出插座通过电缆连接到频率计上。 【仪器和工具】，4，液体测量电极，液体介质测量电极由三组金属极板组成两个电容器，装入玻璃容器。 两个电容器的容量较小一个，可以经由开关与终端连接，并在开关k中选择两个电容器之一。 【仪器与工具】、五、十进制频率计、频率计是测量交变信号振动速度的仪器。 被测量信号从HF输入端口输入，在RESOLUTION中按下10Hz的键，显示在显示器上的值是频率值，单位是kHz，显示灯。 【仪器和工具】，6，游标卡尺，游标卡尺是用于正确测量物体长度的计量器具，可以测量一般物体的长度、圆形物体的外径、内径、容器和孔的深度。 测量晶片的直径时，在图中的方位上，首先移动副尺来增大卡口，放入被测量物，移动副尺来将卡口卡在被测量物上(力合适)，在读取时确定副尺零刻度与主尺匹配的副尺刻度，副尺刻度为每小格0.02mm 使用游标卡尺前进行零校正，按下辅助尺直到最后，使两卡口接触，记录主辅助尺的刻度，将其读取值作为测量值的零校正值。 【仪器和工具】，7，千分尺，图中的千分尺是准确测量小物体的长度和圆形物体的外径的测量器具。使用时如果旋转副尺，则测定卡口的间距变大，如果被测定物进入卡口之间，则在旋转副尺时应该旋转副尺的顶旋钮，特别是要咬入被测定物时，旋转慢，如果听到“b、b”的声音，则可以停止旋转进行读取读取时，首先确定副尺的边对准的主尺刻度，主尺的中心线相对于副尺刻度确定读取值。 主刻度和子刻度的合计是测量值。 副尺每转0.5mm，一周的刻度为50格，每小格0.01mm。 千分尺可以鉴定，因此读数可以记录到0.001mm左右。 在使用千分尺之前校正零，当两卡口接触时间隙为零时，记录主副尺寸的读取值，将其读取值作为测量值的零校正值。 【器械和工具】，9，液体介质样品，8，固体介质样品，固体样品是圆板状的聚四氟乙烯塑料，因此该材料具有高温、耐腐蚀、绝缘强度等特点，通称塑料王。 液体样品为环己烷，液体无色、无毒、透明、易挥发。 【实验内容】，1、用桥接法测定固体介质的介电常数，检查电极千分尺的零点，把极板间隔设为零，在接近零点时，慢慢转动顶部旋钮，听到“零、零”的声音停止旋转，记录零点的读取值D0。 如图所示，将固体介质测量电极连接到交流桥的测量台上。 调节极板间距D=5.000mm (考虑零点修正)。 记录从交流桥到极板间为空气时的电容C1。 将固体样品慢慢放入两极板之间，放入样品时不要接触上电极，避免改变极板的间隔。 记录放入样品时的容量C2。 反复取出和放入样品，反复进行了3次C1和C2的记录。 必须用千分尺测量样品的厚度t，用游标卡尺测量样品直径d，在不同位置重复测量3次。 有效位数的保留请参照【器械和工具】6、7。 【实验内容】，2，用回归算法测量空气的介电常数和分布容量，机器连接相同。 调整后的极板间距分别从1.000、1.1001.900mm交流桥读出与各极板间距对应的电容c。 最小二乘法的线性回归： x=1/D，y=C为c点，0，r实验数据的线性相关检查，【实验内容】，3，用频率法测量液体介电体的介电常数，用图表连接机器，首先把电极放入玻璃，以空气为介质。 打开介电常数测定器和频率计的电源，频率计指示，5分钟后开始频率的测定。 另外，测定电极上的开关的当前位置默认为“1”，连接电极电容C1，将此时的频率记录为f01。 将开关切换为“2”，连接电极电容器C2，并将此时的频率记录为f02。 【实验内容】在玻璃容器中放入适量的液体介质，液体就可以浸渍在电极板中。 轻轻摇动容器，驱走极板间的气泡，在电极间充满液体介质后，按照上述顺序测定了与C1、C2相对应的频率f1和f2。 分别各重复测量10次频率f01、f02、f1、f2。 测量过程中频率有几赫兹到几十赫兹的变化，对测量结果不太影响，但测量时间间隔短，测量过程中无需停止。 如果有数千赫兹的跳动，请确定原因后再测量。 测定结束后取出电极，在容器上轻轻摇动，使极板间的液体充分返回容器，通过漏斗将液体回收到原来的瓶子中。 电极放在容器外，让剩下的液体自己挥发，等待下一组同学使用。 【数据记录和处理】、固体电极微尺度零D0=mm、极板间距D=5.000mm。 游标卡尺零d0=mm，千分尺零t0=mm。 0=8.8510-12F/m，用游标卡尺测量样品直径d，用千分尺测量样品厚度t，测量值的有效位数参照【机器和器具】的6和7。 这里，s、C0、c列、r是应计算的值。 计算值的结果必须用有效的数字及其算法(参照物理实验的第23页)来决定有效位数。1、用桥接法测定固体介质的介电常数，【数据记录和处理】，2、用回归算法测定空气的介电常数和分布容量，用最小二乘法物理实验 P30、P31设定线性回归： x=1/D，y=C，求出下表的各参数。 表中c分=aSa(pF)0=(bSb)/S0(F/m )极板面积S0用极板直径d0=52.50mm求出. 公式中Sa、Sb/S0是不确定度，不确定度的表现方法请参照物理实验 1.2.3和1.2.4。 相关系数检查：调查表1.5-3 (设为a=0.01 )，检查计算结果r得出结论。 【数据记录和处理】，3、用频率法测定液体介电体的介电常数，将测定的频率记录在表中，分别计算每个频率的介电常数r和平均值，用物理实验 1.1-9式计算r的算术平均值的标准偏差，最终用该式表示，有效位数的剩馀部分为物理实验-1 【数据记录和处理】，4、实验器材和环境条件，从使用的器材和仪器卡中摘录仪器设备清单。 记录实验室内的温度、相对湿度和大气压力。 【注意事项】本实验认为在理论导出过程中系统的c点不变，所以实验过程中实验装置的位置不变，放样品前后的电极位置不变，周围的环境不变，特别是读取时手和身体不靠近机器，总之是实验系统实验中改变极板的间隔，或在放入介电体前后改变电容和频率，其变化方向必须为中心数量。 使变化异