Mérése a dielektromos állandó szilárd anyagok
Tanszék Általános és Műszaki Fizikai
Laboratóriumi munka №7
Mérése a dielektromos állandó szilárd anyagok
Ábra. 1. Mérési beállítás: dielektromos állandója különböző anyagok
A cél a munkát. Meghatározása az elektromos kondenzátor kapacitása. Azonosítása állandó villamos összekapcsolás és feszültség, az elektromos állandó és a távolságot a kondenzátor lemezeket. Meghatározása dielektromos a feszültséget.
Alapvető jogszabályok jelenségek és fizikai mennyiségek vizsgálták egyenlet Gauss területén állapot lehetségesség, dielektromos állandó, kapacitás lakás kondenzátor, valós költségek, nem kompenzált díjak elektromos elmozdulás, dielektromos polarizáció dielektromos állandója.
Az elektrosztatikus mező a rendszer fixpont díjak vákuumban (és jó közelítéssel - levegőben) leírt Gauss-tétel (1) és egy állapot mező potenciálban (2):
1. Az áramlási vektor az elektromos mező át a fix tetszőleges zárt felület, mentálisan végzett elektromos mező, az aránya a teljes ingyenes díjat Q. fogoly a régión belül által határolt felület az elektromos állandó:
2. Circulation a vektor az elektromos mező egy tetszőleges rögzített zárt pálya ℓ. mentálisan végzett az elektromos mező nulla:
ahol - az elektromos térerősség.
Ha az elektromos töltés egyenletesen oszlik el egy végtelen sík, a területen egységes. A vektor térerősség bármely ponton az irányba síkra merőleges.
Y síkban véges mérete mező homogén csak pontok található, kicsi összehasonlítva azzal a méretei a sík távolságok és jelentősen távol a szélei.
Field két párhuzamos síkban, amely egyenlő modulo díjak, de ellenkező előjelű, teljesen középre, a síkok közötti. A területen a síkok közötti összehajtható mezőben azonos irányban, és a kapott intenzitás megduplázódik. Az a térfogat által határolt sík, összecsukható mezők ellenkező irányba, és a kapott intenzitás nulla.
A rendszer a két vezeték (elektródák), amelyek között a régió tele van egy dielektromos vékony vastagságú, mint a méretei a vezetékek nevezzük kondenzátor. Lapos kondenzátor két egyenlő négyzet alakú fém lemezek elrendezve egy kis d távolságban egymástól.
Ha a kondenzátor lemez feszültséget Uc. közötti lemezek egy elektromos mező (lásd 2. ábra ..), azzal jellemezve, hogy az intenzitás:
Miatt az elektromos mező, elektrosztatikus töltések ellentétes előjelű vonzódnak a felületek a kondenzátor. Mivel a feszültség forrás nem generálnak díjak, hanem megosztani csak az abszolút értékeket ellenkező előjellel az elektrosztatikus feltöltődés egyenlőnek kell lennie.
Elektromos erővonalak merőlegesek a sík felületre a kondenzátor. Mivel a szimmetria, mely ellenőrizhető kísérletileg kis távolságok d a kapacitás lemezek között, a következő címen szerezhető egyenlettel (1):
Ábra. 2. Az elektromos mező síkkondenzátor kis képest az átmérője a lemez, a távolság a lemezek között.
A 2. ábrán a szaggatott vonal jelzi a körét, amelyek csak az egyik lemez a kondenzátor, amelyben az integráció. Mivel a felület belül a kondenzátor lehet szállítani anélkül, hogy megváltoztatjuk az áramlási mező a kondenzátor homogén. Az elektromos mezőt a kondenzátor egyenlő nulla, mert tetszőleges kötetek lefedő két kondenzátor lemezeket, az így kapott érték a díj bennük nulla.
A töltés Q kondenzátor tehát arányos a feszültség; Az arányossági tényező az úgynevezett C kapacitás a kondenzátor.
Kondenzátor kapacitása C a kondenzátor határozza csak a geometriai paraméterek: egyenesen arányos a terület a lemez, és fordítottan arányos a d távolság a lemezek között:
Egy állandó feszültség, azzal a lehetőséggel, változó a távolság a lemezek között, a kapacitás jellemző töltési mennyiség, amely képes felhalmozni kondenzátor. Ha az érték U. K. D és S meghatározzuk, ezek az értékek lehetővé teszik, hogy kiszámítja az elektromos állandó:
A pontos érték ennek mennyiség = 8,8542 × 10 -12 F / m. Egyenletek (4), (5) és (6) tartsa kb - csak a feltételezés, hogy a mező vonalak párhuzamosak. A távolság növelésével a kapacitás lemezek között kapacitív csökken, ami viszont azt eredményezi, hogy rendszeresen túl nagy értéke a villamos által meghatározott állandó (6) egyenlet. Ezért, az összeg a villamos állandó kell meghatározni egy kis és állandó a lemezek közötti távolság (lásd. Ábra. 2).