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电介质相对介电常数的测量

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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...

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