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文档简介

2.23介质的介电常数的测定电介质的介电常数是重要的参数之一，不仅广泛地使用于电磁学、电工学等与电相关的领域中，而且在工程技术中也是十分重要的物理参数，测量介电常数成为物理实验及其科学研究中的重要内容之一。【实验目的】（1）学会用电桥法测定固体电解质的介电常数。（2）了解频率法测定电解质（气、液、固体）的介电常数。【实验原理及实验步骤】1.电桥法测定固体介质的介电常数图1（1）如图1图1微装置的两根导线分别接入到电容电桥的测量输入端，选择上下两个电极的间距D=2.5cm，首先对DMC-2型数字电容表调零，选择200pF档。并测定介质为空气的电容量。(1)其中是空气电容器的计算值，称为电极的边缘电容值，是系统的分布电容。（2）保持电极的间距不变，将待测的有机玻璃电解质板（直径和厚度可以由千分尺和卡尺测定）放入上下电极之间，测出有介质板时的电容C2。(2)其中是有介质时与对应空气电容器串联后的等效电容值（如图2）。图2由电容器的电容计算方法可得（3）由式（3）可解得介质的相对介电常数：（4）其中t是介质板的厚度，s是介质板的面积。若测量过程中保持测量电极、电容电桥、接线状态不变，则两次测量中的都不变。由式（2）可得，(5)由式（4）、（5）可知，只要测量出、、t、D、s即可计算出相对介电常数。（3）使用上述方法测量空气的介电常数和系统的分布电容。我们可以通过改变上下极板的间距，测出两板充满空气的电容，可以得到一条直线。其截距是分布电容值，斜率与空气的介电常数成正比。2.用频率法测电解质的介电常数实验原理如图3所示。图3图3（1）按原理图接好线路，将NFC-10C-1型多功能计数器调至FREQ（频率测量档）、1s（触发时间）、100k（低通档位或按照实验室要求）。图中、分别为不同容量的电容器。如果在电感一定时，其RC振荡的频率为（6）（2）若两个电容器为空气电容器时，考虑存在分布电容，则于是（7）当放入介质时（8）（3）由式（7）和式（8）可以得到测量函数。即（9）只要测出以上几个频率值即可求得介质的相对介电常数。但应注意，测量过程中应保持测量系统的测量状态不变，才可消除分布电容的存在。【实验仪器】DMC-2型数字电容表，介电常数测试仪，NFC-10C-1型多功能计数器，测微电极系统，千分尺和游标卡尺等。【数据记录与处理】数据记录表格自行设计，测量次数和介质的选择根据实验室的要求。【注意事项】（1）电桥法测定固体电解质时，两极板间应避免有杂质存在。（2）测量电介质时，应注意实验条件要保持一致，否则不能消除分布电容及部分边缘电容。【参考文献】[1]郭红、徐铁军、陈西园、刘凤智编大学物理实验2003年，中国科学技术出版社[2]张兆奎、缪连元、张立编大学物理实验

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