電介質(zhì)介電常數(shù)的測(cè)量

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1、電介質(zhì)介電常數(shù)的測(cè)量目錄實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理儀器和用具實(shí)驗(yàn)內(nèi)容數(shù)據(jù)記錄與處理注意事項(xiàng)1、掌握固體、液體電介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)的測(cè)量原理及方法；2、學(xué)習(xí)減小系統(tǒng)誤差的實(shí)驗(yàn)方法；3、學(xué)習(xí)用最小二乘法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹俊緦?shí)驗(yàn)原理】1、電橋法測(cè)量固體電介質(zhì)介電常數(shù)電極在空氣中測(cè)量電極放入介質(zhì)后測(cè)量【實(shí)驗(yàn)原理】其中：實(shí)驗(yàn)中保持得：固體電介質(zhì)介電常數(shù)：【實(shí)驗(yàn)原理】2、用回歸計(jì)算法測(cè)空氣介電常數(shù)和分布電容：令：C=y，得：，式中a=C分，b=?0S0回歸計(jì)算得：截距a、斜率b、相關(guān)系數(shù)r、截距標(biāo)準(zhǔn)偏差Sa、斜率標(biāo)準(zhǔn)偏差Sb。C分=a±

2、Sa，?0=(b±Sb)/S0空氣介電常數(shù)近似為真空介電常數(shù)?0，在平行板電容器中：S0為極板面積，D為極板間距，則系統(tǒng)電容量為：【實(shí)驗(yàn)原理】電極在空氣中測(cè)量電極在介質(zhì)中測(cè)量液體電介質(zhì)介電常數(shù)3、頻率法測(cè)量液體電介質(zhì)介電常數(shù)【儀器和用具】1、固體測(cè)量電極固體測(cè)量電極中上電極與下電極構(gòu)成一組平行板電容器。上電極與千分尺相連，調(diào)節(jié)千分尺即可改變平行板電容器的間距，并從千分尺刻度上讀出平行板電容器極板的間距。電極通過(guò)電極引出插座與測(cè)量?jī)x器相連接。該電極使用前需進(jìn)行零位校準(zhǔn)，校準(zhǔn)方法參見(jiàn)（7.千分尺）。【儀器和用具】2、交流電橋

3、DF2826數(shù)字電橋是帶有微處理器的智能型交流電橋。通過(guò)操作【參數(shù)】按鍵可選擇測(cè)量L（電感）、C（電容）和R（電阻）。本實(shí)驗(yàn)選擇測(cè)量電容，選擇后有對(duì)應(yīng)的紅色指示燈點(diǎn)亮。測(cè)量電感或電容時(shí)，在測(cè)試臺(tái)的兩個(gè)電極上會(huì)有交流電壓輸出，交流電壓的頻率由面板上的【頻率】按鍵切換，可選擇100Hz、1kHz或10kHz。頻率越高測(cè)量靈敏度越高，因此本實(shí)驗(yàn)中選擇10kHz，同樣有對(duì)應(yīng)的紅色指示燈點(diǎn)亮。記錄時(shí)讀取面板左側(cè)顯示器（DISPLAYA）的顯示值（電容量），顯示值的單位由兩顯示器中間的紅色指示燈提示。【儀器和用具】3、介電常數(shù)測(cè)試儀

4、介電常數(shù)測(cè)試儀內(nèi)部有一個(gè)電感線圈L，與外接電容C即液體介質(zhì)測(cè)量電極構(gòu)成LC振蕩回路，外部電容C通過(guò)面板上的“電容”插座連接。面板上輸出插座通過(guò)電纜與頻率計(jì)相連?！緝x器和用具】4、液體測(cè)量電極液體介質(zhì)測(cè)量電極由三組金屬極板構(gòu)成兩個(gè)電容器，并放置在玻璃容器內(nèi)。兩個(gè)電容器的電容量一個(gè)大一個(gè)小，經(jīng)開(kāi)關(guān)連接到接線柱上，可由開(kāi)關(guān)K選擇兩個(gè)電容器中的一個(gè)?！緝x器和用具】5、十進(jìn)頻率計(jì)頻率計(jì)是測(cè)量交變信號(hào)振動(dòng)快慢的儀器。被測(cè)信號(hào)從HFINPUT口輸入，RESOLUTION中對(duì)應(yīng)10Hz的鍵按下，顯示器上顯示的值即為頻率值，單位為kHz，

5、有指示燈指示?！緝x器和用具】6、游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺是用來(lái)精確測(cè)量物體長(zhǎng)度的計(jì)量器具，可測(cè)量一般物體的長(zhǎng)度、圓形物體的外徑、內(nèi)徑、容器或孔的深度。測(cè)量圓片的直徑時(shí)，按圖中的方位，先移動(dòng)副尺使卡口增大，放入被測(cè)物體，移動(dòng)副尺使卡口卡住被測(cè)物體（用力適當(dāng)），讀數(shù)時(shí)先確定副尺零刻度所對(duì)主尺的讀數(shù)，再確定與主尺對(duì)齊的副尺刻度，副尺刻度每一小格是0.02mm，副尺屬于游標(biāo)刻度，所以不能估讀，將主尺和副尺的值相加即為最終測(cè)量值。游標(biāo)卡尺使用前應(yīng)進(jìn)行零位校準(zhǔn)，即將副尺推到底，使兩卡口接觸，記錄主副尺刻度，該讀數(shù)作為測(cè)量值的零位修正值。【儀

6、器和用具】7、千分尺如圖所示的千分尺是精確測(cè)量較小物體長(zhǎng)度或圓形物體外徑的計(jì)量器具。使用時(shí)旋轉(zhuǎn)副尺使測(cè)量卡口間距增大，當(dāng)被測(cè)物能夠放入卡口間時(shí)，將副尺往回旋，此時(shí)應(yīng)旋動(dòng)副尺頂部旋鈕，特別在將要卡住被測(cè)物時(shí)，旋轉(zhuǎn)要緩慢，當(dāng)聽(tīng)到有“咯、咯”聲音時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)并可讀數(shù)。讀數(shù)時(shí)首先確定副尺的邊所對(duì)準(zhǔn)的主尺刻度，再確定主尺中心線所對(duì)副尺刻度讀數(shù)。主尺、副尺刻度讀數(shù)之和即為測(cè)量值。副尺每旋一周為0.5mm，一周刻度有50格，每一小格即為0.01mm。千分尺可以估讀，所以讀數(shù)可記錄到0.001mm位。千分尺使用前應(yīng)校準(zhǔn)零位，當(dāng)兩卡口接觸時(shí)

7、即間距為零時(shí)，記錄主副尺讀數(shù)，該讀數(shù)將作為測(cè)量值的零位修正值?！緝x器和用具】9、液體電介質(zhì)樣品8、固體電介質(zhì)樣品固體樣品是圓片狀的聚四氟乙烯塑料，該材料具有耐高溫、耐腐蝕、絕緣強(qiáng)度高等特點(diǎn)，故俗稱(chēng)塑料王。液體樣品是環(huán)己烷，該液體無(wú)色、無(wú)毒、透明、易揮發(fā)?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、電橋法測(cè)固體電介質(zhì)的介電常數(shù)檢查電極千分尺的零位，將極板間距調(diào)到零，接近零位時(shí)要慢慢旋動(dòng)頂部旋鈕，聽(tīng)到“咯、咯”聲停止旋轉(zhuǎn)，記錄零位讀數(shù)D0。按圖將固體介質(zhì)測(cè)量電極連接到交流電橋的測(cè)試臺(tái)上。調(diào)節(jié)極板間距D=5.000mm（考慮零位修正）。從交流電橋上記錄極

8、板間為空氣時(shí)的電容量C1。將固體樣品慢慢放入兩極板之間，放入樣品時(shí)不得碰到上電極，以免改變極板間距。記錄放入樣品時(shí)的電容量C2。反復(fù)將樣品取出及放入，重復(fù)三次記錄C1和C2。用千分尺測(cè)出樣品的厚度t，用游標(biāo)卡尺測(cè)出樣品直徑d，均應(yīng)在不同位置重復(fù)測(cè)量三次。有效位數(shù)的保留參見(jiàn)【儀器和用具】6、7?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】2、用回歸計(jì)