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西南大学电子信息工程学院《电磁场与电磁波实验设计报告》设计题目设计实验测量介电常数年级专业姓名学号2011通信工程2013年10月10日实验报告实验题目：介电常数的测量实验设计实验目的：了解介电常数的相关知识和其相关应用。掌握测量介电常数的相关原理与测量方法。熟悉掌握课本知识，应用所学知识。实验要求：自己根据课本所学知识，应用学过知识自己设计实验测量介电常数。实验原理：介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，介质中电场与原外加电场(真空中)的比值即为相对介电常数(permittivity,不规范称dieIectricconstant),又称诱电率，与频率相关。介电常数是相对介电常数与真空中绝对介电常数来积。如果有高介电常数的材料放在电场中，场的强度会在电介质内有可观的下降。电偶极矩(electricdipolemoment)衡量正电荷分布与负电荷分布的分离状况，即电荷系统的整体极性。对于分别带有正电量+g、负电量一g的两个点电荷的简单案例，电偶极矩p为：p=qd其中，d是从负电荷位置指至正电荷位置的位移矢量。电位移矢量：电场强度等于自由电荷和极化电荷的叠加，《0为介电常数，移项得：V・[q)E(r)+P(r)]=p括号中项只与电荷密度有关，因此将括号中项称为电位移矢量，即：D二印E+P(印为真空介电常数，9为此电介质的相对介电常数；P为电极化强度；国际单位制(SI)中单位：C/m2)万=户电场强度：电场强度是用来表示电场的强弱和方向的物理量。实验表明，在电场中某一点，试探点电荷(正电荷)在该点所受电场力与其所带电荷的比值是一个与试探点电荷无关的量。(F=qE)F为电场力。所以电场强度表示为:e=M4芯厂电偶极矩与电位移矢量以及电场强度之间的关系为:P=D-s.E即：（仙=丝一冬4x广4花广实验步骤：即：在需要测量其介电常数的均匀介质中放入两个等量异性的正负电荷元，+q和-q。多放置几次带不同电荷的电荷元。测量这两个电荷元之间的距离d。多次测量求平均值。连同均匀介质和两个电荷元一起，保持其相对位置不变，把他们一起放入充满Q电荷的一个电场中，测量介质连同两个电荷元距离电场中电荷Q的距离r。测量多次取平均值。实验数据:次数123456均值+q_qd1rQ1数据处理：对每一组进行如下处理，分别求出相应的D,P,EoD=-^vP=qdE=-^4汗广4花广

计算结果填入下表:次数123456平均DPE计算介质的介电常数£各次测量值计算的£填入下表并取平均值次数123456平均实验分析：不同介质的介电常数不同，选择合适的测量方法测得特定介质的介电常数对我们了解介电常数本质，掌握材料电特性，以及对材料的相关应用分析至关重要。实验中放入介质中的电荷元可以用测出，电场包围的电荷量Q也可以应用相关方法测量出来。实验中d和r的测量是实验中难度相对较大的部分，应该多次测量取平均值进行相关计算。本实验的误差主要来自测量误差，即d和r的测量误差。实验感想：这次是自己运用课本上学过的相关知识

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