Badanie właściwości dielektrycznych ciał stałych

Informacje do doświadczenia

• Numer stanowiska w pracowni: 225 (sala 217A).
• Doświadczenie wykonać na podstawie opisu (pobierz dokument).
• Film instruktażowy jest dostępny na stronie (www).
• Średnica okładek kondensatora wynosi 2r = (0,260 ± 0,001) m.

Przebieg doświadczenia

1. Uruchomić miernik. Ustawić parametry pomiarowe (zakres automatyczny, pomiar pojemności, częstotliwość pomiarowa: 1 kHz)
2. Zmieniać odległość d między okładkami kondensatora w zakresie od 0.2 do 5 cm. Dla każdej odległości zapisać wynik pomiaru pojemności C₀
3. Między okładkami kondensatora umieścić jeden z badanych dielektryków. Dosunąć okładki kondensatora do powierzchni dielektryka i zanotować odległość pomiędzy nimi (d).
4. Dokonać pomiaru pojemności C. Następnie przełączyć miernik w tryb pomiaru dobroci Q oraz tangensa kąta strat δ kondensatora zawierającego dielektryk. Zanotować te wielkości.
5. Usunąć dielektryk z kondensatora. Dokonać pomiaru pojemności kondensatora powietrznego C₀ przy zachowaniu tej samej odległości między okładkami.
6. Powtórzyć pomiary dla pozostałych dielektryków. Mierzyć pojemność, dobroć oraz tangens kąta strat a także - po wyjęciu dielektryka - pojemność kondensatora powietrznego mającego taką samą odległość pomiędzy okładkami.

Opracowanie wyników

1. Z pomiarów dla kondensatora powietrznego wykonać wykres C₀ = f(1/d).
2. Wykorzystując regresję liniową obliczyć współczynnik kierunkowy prostej α i wartość b punktu przecięcia z osią y. Wartość b jest równa pojemności przewodów łączących kondensator z miernikiem pomiarowym.
3. Wyznaczyć wartość ε₀ wraz z jej niepewnością.
4. Dla badanych dielektryków wyznaczyć ich rzeczywiste wartości względnej przenikalności elektrycznej (ε'_r) oraz niepewności tych wartości. W obliczeniach uwzględnić wpływ dodatkowej pojemności C_p wnoszonej przez przewody.
5. Obliczyć współczynnik strat (ε"_r) badanych materiałów.
6. Przedstawić ostateczne wyniki doświadczenia (odpowiednio zaokrąglone).
7. Zapisać wnioski.