电介质相对介电常数的测量

电介质相对介电常数的测量 姓名：专业：物理学学号： 组：周一下午实验日期：2011-11-14评阅人： 一．引言 相对介电常数，表征介质材料的介电性质或极化性质的物理参数，该值也是材料储电能力的表征，因此也称为相对电容率。通过本实验学习和加深介电常数的概念，并要求利用交流电桥研究平行板电容器的特性，以及测量平板介质的相对介电常数ᵰᵅ。 二．实验原理 电介质是一种不导电的绝缘介质，在电场的作用下会产生极化现象，从而在均匀介质表面感应出束缚电荷，这样就减弱了外电场的作用。在充电的真空平行板电容器中，若金属极板自由电荷密度分别为+ᵰ0和ᵰ0，极板面积为 S，两内表面间距离为 d，而且d≫ ᵅ2，则电容器内部所产生的电场为均匀电场，电容量为： C=ᵰ0ᵄᵅ（1） 当电容器中充满了极化率为 c 的均匀电介质后，束缚电荷（面密度为±S）所产生的附加电场与原电场方向相反，故合成电场强度 E 较ᵃ0为小，可以证明： C=ᵰᵅᵃ0（2） 显然，由于极板上掂量不变，若两极板的电位差下降，故电容量增大。式（2）中，ᵰᵅ成为电介质的相对介电常数，是一个无纲量的量，对于不同的电介质，ᵰᵅ值不同。因此，它是一个描写介质特性的物理量。若分别测量电容器在填充介质前、后的电容量，即可根据式（2）推算该介质的相对介电常数。 三．实验设计与实验过程 <一>实验装置 QS18A 型万能电桥（编号：217）、QJ2002 型供电器、0—125m m 游标卡尺（最小刻度为0.02m m ）、 0—25m m 螺旋测微仪（最小分度 0.01m m ）、小垫片、卷尺、导线等。 <二>实验内容 1. 熟悉万能电桥的使用方法； ① 将待测原件接入被测旋钮，将损耗倍率开关放在D×0.01，损耗平衡盘放在1 左右，并选择适当的量程。 ② 逐步增大灵敏度，使电表指针略小于满刻度。 ③ 将读数开关置于零，调节读数盘，使电表指针趋于零，从而粗测出待测原件的大小。然后将量程开关盒读数开关放在合适位置，调节读数盘，使电表指针趋零；再增大灵敏度，反复调节读数盘，直至灵敏度尽可能高且电表指针达最小，然后读数。 2. 研究平行板电容器的电容C 与极板间距d 的关系； ① 在极板间假如不同厚度的小垫片，改变极板间距，测量不同d 所对应电容量C ② 对C—1/d 作线性分析，其截距即为实验装置的分布电容ᵃ0 3. 任选一块介质板，测量该介质的相对介电常数 ① 用万能电桥测量充满介质时的电容ᵃ1 ② 测量平板电容器尺寸，计算真空电...