0 介质损耗和介电常数测量实验 介电特性是电介质材料极其重要的性质。在实际应用中,电介质材料的介电系数和介质损耗是非常重要的参数。例如,制造电容器的材料要求介电系数尽量大,而介质损耗尽量小。相反地,制造仪表绝缘器件的材料则要求介电系数和介质损耗都尽量小。而在某些特殊情况下,则要求材料的介质损耗较大。所以,通过测定介电常数()及介质损耗角正切(tg),可进一步了解影响介质损耗和介电常数的各种因素,为提高材料的性能提供依据。 一、实验目的 1、探讨介质极化与介电常数、介质损耗的关系; 2、了解高频 Q 表的工作原理; 3、掌握室温下用高频 Q 表测定材料的介电常数和介质损耗角正切值。 二、实验原理 按照物质电结构的观点,任何物质都是由不同的电荷构成,而在电介质中存在原子、分子和离子等。当固体电介质置于电场中后会显示出一定的极性,这个过程称为极化。对不同的材料、温度和频率,各种极化过程的影响不同。 1、介电常数():某一电介质(如硅酸盐、高分子材料)组成的电容器在一定电压作用下所得到的电容量 Cx 与同样大小的介质为真空的电容器的电容量 Co 之比值,被称为该电介质材料的相对介电常数。 oxCC 式中:Cx —电容器两极板充满介质时的电容; 1 C —电容器两极板为真空时的电容; —电容量增加的倍数,即相对介电常数 介电常数的大小表示该介质中空间电荷互相作用减弱的程度。作为高频绝缘材料,要小,特别是用于高压绝缘时。在制造高电容器时,则要求要大,特别是小型电容器。 在绝缘技术中,特别是选择绝缘材料或介质贮能材料时,都需要考虑电介质的介电常数。此外,由于介电常数取决于极化,而极化又取决于电介质的分子结构和分子运动的形式。所以,通过介电常数随电场强度、频率和温度变化规律的研究,还可以推断绝缘材料的分子结构。 2.介电损耗(tg):指电介质材料在外电场作用下发热而损耗的那部分能量。在直流电场作用下,介质没有周期性损耗,基本上是稳态电流造成的损耗;在交流电场作用下,介质损耗除了稳态电流损耗外,还有各种交流损耗。由于电场的频繁转向,电介质中的损耗要比直流电场作用时大许多(有时达到几千倍),因此介质损耗通常是指交流损耗。 在工程中,常将介电损耗用介质损耗角正切 tg来表示。tg是绝缘体的无效消耗的能量对有效输入的比例,它表示材料在一周期内热功率损耗与贮存之比,是衡量材料损耗程度的物理量。 RCt...