介电—频率特性
实验介电—频率特性
一、实验目的
本实验通过测定室温时高频陶瓷介电常数ε及损耗角正切值tanδ，了解掌握常用的Q表的基本原理及正确使用Q表测量高频陶瓷介质的ε及tanδ的方法，通过室温下测试ε及tan δ随频率变化的情况，分析陶瓷介质的极化原理。
介质材料的介电常数和介电损耗随频率发生变化。了解介质材料的介电—温度特性，以便正确的认识、改进与使用这些材料。
1. 通过测定室温时高频陶瓷介电常数ε及损耗角正切值tanδ，了解掌握1910测量仪的基本原理。
2. 正确使用1910测量仪测量高频陶瓷介质的ε及tanδ的方法。
3. 通过室温下测试ε及tanδ随频率变化的情况，分析陶瓷介质的极化原理。
三、实验原理
介电系数是表征介质储存电荷能力的，是介质的特性参。
介电系数是衡量介质极化行为，或该电介质储存电荷能力的重要参数，通常又叫介电常数或电容率。ε=1.44Ch/D2
对于电子陶瓷来说是一个非常重要的参数，根据用途的不同，对瓷料的介电系数要求不同．如装置瓷、电阻瓷、电真空瓷要求介电系数为
2～12这一范围内，如介电系数值较大则会造成线路的分布电容太大，以至影响线路的参数。
陶瓷介质材料在电场作用下能储存电荷，但同时总是或多或少把一部分电能转变成热能，即瓷体要发热而消耗能量。电介质在电场作用下，单位时间内因发热而消耗的电能叫做介质损耗，用P来代表。
在直流电场作用下介质损耗仅由电导引起，此时介质中电场能量的损耗(损耗功率)为P=U2/R=GU2设介质两极板重合的面积为S(cm2)，介质厚度为h(cm)，则单位体积中的介质损耗称为介质损耗率。
介质损耗率的单位为(w／cm2)，在一定的直流电插强度下，介质损耗率取决于电导率或电阻率的大小。
在交变电场下，除了电导(漏导)损耗外，还有周期性变化的极化过程存在，这种极化过程需要克服阻力而引起损耗，因此介质损耗还与介质内的极化过程有关。
交流下介质损耗可利用有损耗介质电容器的等效电路来分析研究，即用一个理想电容器(不产生损耗的电容器)和一个理想的电阻来等效描述介质在交流电压下的损耗情况。
无损耗电容器的电流和电压的相位差为900，而有损耗电容器的电流与电压的相位差则小于900，减小的角δ称为损耗角。tagδ=Pa/Pc
无线电陶瓷的损耗角一般都很小，小于10。
二、实验设备
一、仪器用途：
用于电介质（无机、有机）材料介电常数ε、介电损耗tgδ、交流电阻R、电感L、品质因数Q值的测量。金属及磁性材料电感l的测量。铁电压电材料等效阻抗Z及导纳G的测量。可以测量介电常数和损耗随频率的变化等。
1910 Inductance Aanalyzer测量仪
二、仪器技术指标：
测量符号测量参数测量范围
Cs Cp 电容 0.01PF-9.9999F
Z Rs Rp 电阻 0.00001mΩ-99.999MΩ
Ls lp 电感 0.001nH-99.999H
D 介电损耗0.00001-99.999
Q 品质因数 0.00000-9999.9
YGpBp 导纳 10ns-9999.9s
Phase Angle 相角 -180.00-179.990?测量频率20Hz-2MHz
IEEE-488接口
四、测试步骤：
(1)准备工作
1. 将1910自动测量仪平放在桌面上。
2．检查电源线和电缆线等各部件是否连接正确。接到电压电压220V,电源频率50Hz的电源上。
3. 开机将电源开关拨至on的位置，即1910处于
开机上电状态并进行自检测试，当屏幕显示
QuadTcch时，即自检完毕。
（2）仪器的调零
1. 按Utility键显示Cal with 1M Cable
Cal Due ××/××/2003
2. 按UP键，选择到Cal with 1M Cable
Quick Short/Open Cal→
3. 按RIGHT键，选择到Connect OPEN Standard
Press START to continue
进入“开路”校验，将测试夹具头分开，
按START键，即开始做“开路”校验。
4.“开路”校验结束，呈现 Connect SHORT Standard
Press START to continue
进入“短路”校验，将测试夹用短路连接片，
按START键，即开始做“短路”校验。
5.“短路”校验结束，呈现 Calibration complete
Press START to continue
按提示操作即进入测试状态。
（3）设定测试程序序列号
按UP或DOWN选则测试程序序列号（1-30）。
（4）设定测试编程参数
按PROGRAM（编程键）进入编程方式，再按PROGRAM可退出编程状态。UP（）或DOWN（）键选择参数。按RIGHT（）LEFT（）键切换选择测试参数。
（5）电容的编程步骤
开机后屏幕显示如图
QuadTech
Model 1910
按UP（△）键选择程序号
测试号准测参数测试辅参数测试频率
1 Cs DF 1.000KHz
1.000V No Bias Auto High
AC测试电压偏置电压测试范围测试精度
按PROGRAM进入编程状态
1. 按UP键，选中测试主参数为Cs；
2. 按RIGHT键，切换到辅助参数的设定；
3. 按UP键选中DF 为辅助参数；
4. 按RIGHT键切换设置测试频率选择；
5. 连续按UP键或DOWN键，选定所需的测试频率；
6. 按RIGHT键，切换到选择测试信号幅度；
7. 再连续按UP键或DOWN键选定测试电压幅度；
8. 按RIGHT键，切换到选择偏置电压；
9. 如需设定偏置电压，连续按UP或DOWN键，选定
需加偏置电压；如不需设定偏置电压，则按UP
或DOWN键，选中OFF；
10.按RIGHT键，切换到选择测试范围；
11.按UP键，将测试范围选中为自动（Auto）；参
数下试样的容量C和损耗tanδ。以频率为横坐
标，以容量或损耗为纵坐标作出C-f或tanδ-f
图。
12.按RIGHT键，切换到选择测试精度；
13.按UP或DOWN键，可选择测试精度高（HIGH）
或低（LOW）；
14.按RIGHT键，进入选择测试延时（DELAY）；
15.连续按UP或DOWN键，可选中所需测试延时时
间。如不需延时，可选择0.00ms；
16.按RIGHT键，切换到选择测试平均值次数；
17.连续按UP或DOWN键，可选中所需的测试平均值
次数；
18.按PROGRAM键，可退出编程状态，此时屏幕即显
示所编程序。如需修改其中任一测试条件，可
按1-18步骤操作；
19.按START键，即开始对连接到测试端口的被测试
器件进行测试；
（6）记录实验数据
将所测数据写入下表中
(Cx值保留精度1/100，tanδ值保留精度1/1000) 频率f（KHZ）0.1 1 1020406080100120140160 180 200
容量C x（pF）
厚度T（cm）
直径φ（cm）
介电常数ε/ε0
介电损耗tanδ
（7）计算公式
介电常数的计算公式：
ε/ε0=14.4Cx×t×φ-2
式中：
Cx —试样的电容量（pF）
T —试样的厚度（cm）
φ—试样的直径（cm）
ε0—真空的介电常数（8.85×10-2pF×cm-1）
试样的厚度用千分尺测量，试样的直径可用游标卡尺测量。
（八）试验结束关闭设备
测量完毕后，取下试样，关闭1910电感测量仪的电源,按要求整理、放好仪器。
数据处理：
作ε/ε0—f 和tanδ—f图。
五、实验思考题
1.ε0、εx和ε三者有何差别，它们的物理含义是什么？
2.测试环境对材料的介电系数和介电损耗角正切值有何影响，为什么？
3.试样厚度对ε的测量有何影响，为什么？
4.电场频率对极化、介电系数和介电损耗有何影响，为什么？
PCB介电常数知识
1、我们常用的PCB介质是FR4材料的，相对空气的介电常数是4.2-4.7。这个介电常数是会随温度变化的，在0-7 0度的温度范围内，其最大变化范围可以达到20%。介电常数的变化会导致线路延时10%的变化，温度越高，延时越大。介电常数还会随信号频率变化，频率越高介电常数越小。100M以下可以用4.5计算板间电容以及延时。 2、一般的FR4材料的PCB板中内层信号的传输速度为180ps/inch(1inch=1000mil=2.54cm)。表层一般要视情况而定，一般介于140与170之间。 3、实际的电容可以简单等效为L、R、C串联，电容有一个谐振点，在高频时(超过这个谐振点)会呈现感性，电容的容值和工艺不同则这个谐振点不同，而且不同厂家生产的也会有很大差异。这个谐振点主要取决于等效串联电感。现在的比如一个100nF的贴片电容等效串联电感大概在0.5nH左右，ESR(等效串联电阻)值为0.1欧，那么在24M 左右时滤波效果最好，对交流阻抗为0.1欧。而一个1nF的贴片电容等效电感也为0.5nH(不同容值差异不太大)，E SR为0.01欧，会在200M左右有最好的滤波效果。为达好较好的滤波效果，我们使用不同容值的电容搭配组合。但是，由于等效串联电感与电容的作用，会在24M与200M之间有一个谐振点，在这个谐振点上有最大阻抗，比单个电容的阻抗还要大。这是我们不希望得到的结果。（在24M到200M这一段，小电容呈容性，大电容已经呈感性。两个电容并联已经相当于LC并联。两个电容的ESR值之和为这个LC回路的串阻。LC并联的话如果串阻为0，那么在谐振点上会有一个无穷大的阻抗，在这个点上有最差的滤波效果。这个串阻反倒会抑制这种并联谐振现象，从而降低LC谐振器在谐振点的阻抗）。为减轻这个影响，可以酌情使用ESR大些的电容。ESR相当于谐振网络里的串阻，可以降低Q值，从而使频率特性平坦一些。增大ESR会使整体阻抗趋于一致。低于24M的频段和高于200M的频段上，阻抗会增加，而在24M与200M频段内，阻抗会降低。所以也要综合考虑板子开关噪声的频带。国外的一些设计有的板子在大小电容并联的时候在小电容(680pF)上串几欧的电阻，很可能是出于这种考虑。(从上面的参数看，1nF的电容Q值是100nF电容Q值的10倍。由于手头没有来自厂商的具体等效串感和ESR的值，所以上面例子的参数是根据以往看到的资料推测的。但是偏差应该不会太大。以往多处看到的资料都是1nF和100nF的瓷片电容的谐振频率分别为100M和10M，考虑贴片电容的L要小得多，而又没有找到可靠的值，为讲着方便就按0.5nH计算。如果大家有具体可靠的值的话，还希望能发上来^_^) 介电常数（Dk, ε，Er）决定了电信号在该介质中传播的速度。电信号传播的速度与介电常数平方根成反比。介电常数越低，信号传送速度越快。我们作个形象的比喻，就好想你在海滩上跑步，水深淹没了你的脚踝，水的粘度就是介电常数，水越粘，代表介电常数越高，你跑的也越慢。 介电常数并不是非常容易测量或定义，它不仅与介质的本身特性有关，还与测试方法，测试频率，测试前以及测试中的材料状态有关。介电常数也会随温度的变化而变化,有些特别的材料在开发中就考虑到温度的因素.湿度也是影响介电常数的一个重要因素,因为水的介电常数是70,很少的水分,会引起显著的变化. 以下是一些典型材料的介电常数(在1Mhz下)：
介电常数
介电常数 求助编辑 介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场（真空中）与最终介质中电场比值即为介电常数(permittivity),又称诱电率。如果有高介电常数的材料放在电场中，场的强度会在电介质内有可观的下降。 目录 编辑本段简介 介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为相对介电常数(permittivity),又称相对电容率，以εr表示。如果有高介电常数的材料放在电场中，场的强度会在电介质内有可观的下降。介电常数（又称电容率），以ε表示，ε=εr*ε0，ε0为真空绝对介电常数，ε0=8.85*e-12,F/m。 一个电容板中充入介电常数为ε的物质后电容变大ε倍。 介电常数 电介质有使空间比起实际尺寸变得更大或更小的属性。例如，当一个电介质材料放在两个电荷之间，它会减少作用在它们之间的力，就像它们被移远了一样。 当电磁波穿过电介质，波的速度被减小，有更短的波长。 相对介电常数εr可以用静电场用如下方式测量：首先在其两块极板之间为空气的时候测试电容器的电容C0。然后，用同样的电容极板间距离但在极板间加入电介质后侧得电容Cx。然后相对介电常数可以用下式计算εr=Cx/C0
编辑本段相关解释 "介电常数" 在工具书中的解释 1.又称电容率或相对电容率，表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据，常用ε表示。它是指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。介电常数愈小绝缘性愈好。空气和CS2的ε值分别为1.0006和 2.6左右，而水的ε值特别大，10℃时为 8 3.83，与温度t的关系是 介电常数 查看全文 2.介电常数是物质相对于真空来说增加电容器电容能力的度量。介电常数随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。在化学中，介电常数是溶剂的一个重要性质，它表征溶剂对溶质分子溶剂化以及隔开离子的能力。介电常数大的溶剂，有较大隔开离子的能力，同时也具有较强的溶剂化能力。介电常数用ε表示，一些常用溶剂的介电常数见下表： "介电常数" 在学术文献中的解释
介电常数
液体与固体介电常数的测量 实验目的: 运用比较法粗测固体电介质的介电常数，谐振法测量固体与液体的介电常数(以及液体的磁导率)，学习其测量方法及其物理意义，练习示波器的使用。 实验原理： 介质材料的介电常数一般采用相对介电常数εr 来表示，通常采用测量样品的电容量，经过计算求出εr ，它们满足如下关系： S Cd r 00εεεε== 式中ε为绝对介电常数，ε0为真空介电常数，m F /10 85.812 0-?=ε，S 为样品的有效面积，d 为样品的厚度，C 为被测样品的电容量，通常取频率为1 kHz 时的电容量C 。 比较法： 比较法的电路图如下图所示。此时电路测量精度与标准电容箱的精度密切相关。实际测量时，取R=1000欧姆,我们用双踪示波器观察,调节电容箱和电阻箱的值,使两个信号相位相同, 电压相同，此时标准电容箱的容值即为待测电容的容值。 图一：比较法电路图
谐振法： 1、交流谐振电路： 在由电容和电感组成的LC 电路中，若给电容器充电，就可在电路中产生简谐形式的自由振荡。若电路中存在交变信号源，不断地给电路补充能量，使振荡得以持续进行，形成受迫振动，则回路中将出现一种新的现象——交流谐振现象。RLC 串联谐振电路如下图所示 : 图二：RLC 串联谐振电路 其中电源和电阻两端接双踪示波器。 RLC 串联电路中电压矢量如图三所示。 图三：电阻R 、电容C 和电感L 的电压矢量图 电路总阻抗：Z == L V →-R V →
回路电流：V I Z == 电流与信号源电压之间的位相差：1arctan i L C R ωω???- ?=- ? ??? 在以上三个式子中，信号源角频率 2f ωπ=，容抗1 C Z C ω= ，感抗L Z L ω=。?i ＜0，表示电流位相落后于信号源电压位相；?i ＞0，则表示电流位相超前。各参数随ω变化的趋势如右图所示。 ω很小时，电路总阻抗Z → ?i →π/2，电流的位相超前于信号源电压位相，整个电路呈容性。ω很大时，电路总阻抗Z →, ?i →- π/2 ，电流位相滞后于信号源电压位相，整个电路呈感性。当容抗等于感抗时，容抗感抗互相抵消，电路总阻抗Z=R,为最小值，而此时回路电流则成为最大值I max = V i /R ，位相差?i =0，整个电路呈阻性，这个现象即为谐振现象。发生谐振时的频率f 0称为谐振频率，此时的角频率ω0即为谐振角频率，它们之间的关系为： 0002f ωωωπ== == 找到RLC 串联电路的谐振频率，如果已知L 的值， 就可以得出C 的大小。
介电性能
介电性能 求助编辑 介电性能是指在电场作用下,表现出对静电能的储蓄和损耗的性质，通常用介电常数和介质损耗来表示.材料应用高频技术时，如实木复合地板采用高频热压时介电性能是非常重要的性质。介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为介电常数(permittivity),又称诱电率。 目录 编辑本段简介 无机介质材料表现出来的介电性能的应用中，还涉及到介电常数、介电损耗因子和介电强度等。 介电常数又叫介质常数、介电系数或电容率，它是表示绝缘能力特性的一个系数，以字母ε表示，单位为法/米 如果有高介电常数的材料放在电场中，场的强度会在电介质内有可观的下降。 编辑本段损耗 因子仅与介质有关，其大小可作为绝缘材料的判据。 介质由介电状态变为导电状态的临界电场强度称为介电强度。 常见溶剂的介电常数： H2O (水) 78.5
HCOOH (甲酸) 58.5 CH3COOH(乙酸)6.15 CH3COOC2H5(乙酸乙酯)6.02 HCON(CH3)2 (N,N-二甲基甲酰胺)36.7 CH3OH (甲醇) 32.7 C2H5OH (乙醇) 24.5 CH3CH2CH2-OH(正丙醇)20.1 CH3CH2CH2CH2-OH（正丁醇）17.8 n-C6H13OH （正己醇）13.3 CH3COCH3 (丙酮) 20.7 C6H6 (苯) 2.28 CCl4 (四氯化碳) 2.24 n-C6H14 （正己烷）1.88 CH3SOCH3（二甲基亚砜，DMSO）47.2 编辑本段特性 是指物质分子中的束缚电荷(只能在分子线度范围内运动的电荷)对外加电场的响应特性,它主要由相对介电常数εr'、相对介质损耗因数εr〃、介质损耗角正切tanδ和介质等效阻抗等参数来表征。 油和水（纯净的水）都属绝缘体。但纯净的水的介电性能远远高于油。拿相对介电常数来讲，水的介电常数是81，而变压器油的在3-5之间。 高聚物的介电性能 高聚物的介电性能是指高聚物在电场作用下，表现出对静电能的储存和损耗的性质，通常用介电常数和介电损耗来表示。 （1）介电极化 绝大多数高聚物是优良的电绝缘体，有高的电阻率，低介电损耗、高的耐高频性和高的击穿强度。但在外电场作用下，或多或少会引起价电子或原子核的相对位移，造成了电荷的重新分布，称为极化。主要有以下几种极化：（1）电子极化，（2）原子极化，（3）偶极极化。前两种产生的偶极矩称诱导偶极矩，后一种为永久偶极矩的取向极化。 （2）介电损耗 聚合物在交变电场中取向极化时，伴随着能量消耗，使介质本身发热，这种现象称为聚合物的介电损耗。 常用复数介电常数来同时表示介电常数和介电损耗两方面的性质： （3）影响介电性的因素
材料的介电常数和磁导率的测量
无机材料的介电常数及磁导率的测定 一、实验目的 1. 掌握无机材料介电常数及磁导率的测试原理及测试方法。 2. 学会使用Agilent4991A 射频阻抗分析仪的各种功能及操作方法。 3. 分析影响介电常数和磁导率的的因素。 二、实验原理 1.介电性能 介电材料（又称电介质）是一类具有电极化能力的功能材料，它是以正负电荷重心不重合的电极化方式来传递和储存电的作用。极化指在外加电场作用下，构成电介质材料的内部微观粒子，如原子，离子和分子这些微观粒子的正负电荷中心发生分离，并沿着外部电场的方向在一定的范围内做短距离移动，从而形成偶极子的过程。极化现象和频率密切相关，在特定的的频率范围主要有四种极化机制：电子极化 (electronic polarization ，1015Hz)，离子极化 (ionic polarization ，1012～1013Hz)，转向极化 (orientation polarization ，1011～1012Hz)和空间电荷极化 (space charge polarization ，103Hz)。这些极化的基本形式又分为位移极化和松弛极化，位移极化是弹性的，不需要消耗时间，也无能量消耗，如电子位移极化和离子位移极化。而松弛极化与质点的热运动密切相关，极化的建立需要消耗一定的时间，也通常伴随有能量的消耗，如电子松弛极化和离子松弛极化。 相对介电常数（ε），简称为介电常数，是表征电介质材料介电性能的最重要的基本参数，它反映了电介质材料在电场作用下的极化程度。ε的数值等于以该材料为介质所作的电容器的电容量与以真空为介质所作的同样形状的电容器的电容量之比值。表达式如下： A Cd C C ?==001εε （1） 式中C 为含有电介质材料的电容器的电容量；C 0为相同情况下真空电容器的电容量；A 为电极极板面积；d 为电极间距离；ε0为真空介电常数，等于8.85×10-12 F/m 。 另外一个表征材料的介电性能的重要参数是介电损耗，一般用损耗角的正切（tanδ）表示。它是指材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应
介电常数实验报告
基础实验物理报告 学院专业： 实验名称 介电常数实验报告姓名班级 学号 一、实验原理 二、实验设备 三、实验内容 四、实验结果
一、实验原理 介电常数是电介质的一个材料特征参数。 用两块平行放置的金属电极构成一个平行板电容器，其电容量为： S C D D 为极板间距， S 为极板面积，ε即为介电常数。材料不同ε也不同。在真空中的介电常数为 0 ，08. 851012 F / m 。 考察一种电介质的介电常数，通常是看相对介电常数，即与真空介电常数相比的比值 r 。 如能测出平行板电容器在真空里的电容量C1及充满介质时的电容量C2，则介质的相对介电常数即为 ε r C 2 C 1 然而 C1、 C2的值很小，此时电极的边界效应、测量用的引线等引起的分布电容已不可 忽略，这些因素将会引起很大的误差，该误差属系统误差。本实验用电桥法和频率法分别测出固体和液体的相对介电常数，并消除实验中的系统误差。 1．用电桥法测量固体电介质相对介电常数 将平行板电容器与数字式交流电桥相连接，测出空气中的电容C1和放入固体电介质后的电容C2。 C 1 C 0 C 边1 C 分1 C 2 C 串C 边 2 C 分 2 其中 C0是电极间以空气为介质、样品的面积为S 而计算出的电容量： C 00 S D C 边为样品面积以外电极间的电容量和边界电容之和， C 分为测量引线及测量系统等引起的分 布电容之和，放入样品时，样品没有充满电极之间，样品面积比极板面积小，厚度也比极板的间距小，因此由样品面积内介质层和空气层组成串联电容而成C 串 ，根据电容串联公式有： ε0 Sεrε0S C 串D-t t εrε0 S ε0 Sεrε0S t εr(D-t) D t t
介电常数
脆化温度brittle temperature 塑料低温力学行为的一种量度。以具有一定能量的冲锤冲击试样时，当试样开裂几率达到50％时的温度称脆化温度。 屈服点（yield point） 钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。 设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2， （MPa=10^6(10的6次方）Pa，Pa： 帕斯卡=N/m2）2.屈服强度（σ0.2）有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规
定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。 什么是介电常数，介电损耗，介电强度？[科学电力 ] 收藏转发至天涯微博 悬赏点数 10 6个回答 屋里有灯不黑啊2009-05-12 10:15:37 什么是介电常数，介电损耗，介电强度？ 回答 换一张 码：
登录并发表取消 回答 heyerijue2009-05-12 10:15:55 介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为介电常数(permeablity),又称诱电率. 介电强度（dielectric strength）是指单位厚度的绝缘材料在击穿之前能够承受的最高电压，即电场强度最大值，单位是 kV/mm。包括塑料 010********-05-12 10:16:02
介电常数
介电常数 一、介电常数的基本简介 介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，在相同的原电场中真空中的电场与某一介质中的电场的比值即为相对介电常数(permittivity),又称相对电容率，以εr表示。如果有高介电常数的材料放在电场中，场的强度会在电介质内有可观的下降。介电常数（又称电容率），以ε表示，ε=εr*ε0，ε0为真空绝对介电常数，ε0=8.85*e-12,F/m。 一个电容板中充入介电常数为ε的物质后电容变大ε倍。电介质有使空间比起实际尺寸变得更大或更小的属性。例如，当一个电介质材料放在两个电荷之间，它会减少作用在它们之间的力，就像它们被移远了一样。 当电磁波穿过电介质，波的速度被减小，有更短的波长。 二、介电常熟的解释 “介电常数”在工具书中的解释 1．又称电容率或相对电容率，表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据，常用ε表示。它是指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。相对介电常数愈小绝缘性愈好。空气和CS2的ε值分别为1.0006和2.6左右，而水的ε值特别大，10℃时为 83.83，与温度有关。 2．介电常数是物质相对于真空来说增加电容器电容能力的度量。介电常数随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。在化学中，介电常数是溶剂的一个重要性质，它表征溶剂对溶质分子溶剂化以及隔开离子的能力。介电常数大的溶剂，有较大隔开离子的能力，同时也具有较强的溶剂化能力。介电常数用ε表示。 “介电常数”在学术文献中的解释 1.介电常数是指物质保持电荷的能力，损耗因数是指由于物质的分散程度使能量损失的大小。理想的物质的两项参数值较小。k 2.介质常数具有复数形式，实数部分称为介电常数，虚数部分称为损耗因子.通常用损耗正切值(损耗因子与介电常数之比)来表示材料与微波的耦合能力，损耗正切值越大，材料与微波的耦合能力就越强 3．介电常数是指在同一电容器中用某一物质为电介质与该物质在真空中的电容的比值.在高频线路中信号传播速度的公式如下：V=K 4.通常将相对介电常数均称为介电常数.反射脉冲信号的强度，与界面的波反射系数和透射波的衰减系数有关，主要取决于周围介质与反射体的电导率和介电常数。
最新9微波基础知识及测介电常数汇总
9微波基础知识及测 介电常数
实验五微波实验 微波技术是近代发展起来的一门尖端科学技术，它不仅在通讯、原子能技术、空间技术、量子电子学以及农业生产等方面有着广泛的应用，在科学研究中也是一种重要的观测手段，微波的研究方法和测试设备都与无线电波的不同。从图1可以看出，微波的频率范围是处于光波和广播电视所采用的无线电波之间，因此它兼有两者的性质，却又区别于两者。与无线电波相比，微波有下述几个主要特点 图1 电磁波的分类 1．波长短(1m —1mm)：具有直线传播的特性，利用这个特点，就能在微波波段制成方向性极好的天线系统，也可以收到地面和宇宙空间各种物体反射回来的微弱信号，从而 确定物体的方位和距离，为雷达定位、导航等领域提供了广阔的应用。 2．频率高：微波的电磁振荡周期(10-9一10-12s)很短，已经和电子管中电子在电极间的飞越时间(约10-9s)可以比拟，甚至还小，因此普通电子管不能再用作微波器件(振荡器、放大器和检波器)中，而必须采用原理完全不同的微波电子管(速调管、磁控管和行波管等)、微波固体器件和量子器件来代替。另外，微波传输线、微波元件和微波测量设备的线度与波长具有相近的数量级，在导体中传播时趋肤效应和辐射变得十分严重，一般无线电元件如电阻，电容，电感等元件都不再适用，也必须用原理完全不同的微波元件(波导管、波导元件、谐振腔等)来代替。
3．微波在研究方法上不像无线电那样去研究电路中的电压和电流，而是研究微波系统中的电磁场，以波长、功率、驻波系数等作为基本测量参量。 4．量子特性：在微波波段，电磁波每个量子的能量范围大约是10-6～10-3eV ，而许多原子和分子发射和吸收的电磁波的波长也正好处在微波波段内。人们利用这一特点来研究分子和原子的结构，发展了微波波谱学和量子电子学等尖端学科，并研制了低噪音的量子放大器和准确的分子钟，原子钟。(北京大华无线电仪器厂) 5．能穿透电离层：微波可以畅通无阻地穿越地球上空的电离层，为卫星通讯，宇宙通讯和射电天文学的研究和发展提供了广阔的前途。 综上所述微波具有自己的特点，不论在处理问题时运用的概念和方法上，还是在实际应用的微波系统的原理和结构上，都与普通无线电不同。微波实验是近代物理实验的重要组成部分。 实 验 目 的 1. 学习微波的基本知识； 2. 了解微波在波导中传播的特点，掌握微波基本测量技术； 3. 学习用微波作为观测手段来研究物理现象。 微波基本知识 一、电磁波的基本关系 描写电磁场的基本方程是： ρ=??D ， 0=??B
材料的介电常数测试
材料科学实验讲义 (一级实验指导书) 东华大学材料科学与工程中心实验室汇编 2009年7月
一、实验目的 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(ε)及介质损耗角正切(tg δ)，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。 本实验的目的： 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(ε)：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C x 与同样大小的介质为真空的电容器的电容量C o 之比值，被称为该电介质材料的相对介电常数。 o x C C = ε 式中：C x —电容器两极板充满介质时的电容； C ο —电容器两极板为真空时的电容； ε —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，ε要小，特别是用于高压绝缘时。在制造高电容器时，则要求ε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 δ)：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 δ来表示。tg δ是绝缘体的无效消耗
土壤介电特性的研究
一、选题的目的和意义 我国作为一个农业大国，实行节水灌溉，寻求高效的土壤水分监测是尤为重要的。中国人口占世界的22%，但是淡水资源仅占世界总量的8%，人均水资源占有量仅2300m3/年，是世界上人均占有水资源最为贫乏的13个国家之一，特别是占面积60%以上的北方地区水资源量竟不足全国总量的20%，有10个省（市，自治区）的人均水资源占有量低于国际公认的水资源占有量的最低限1000m3。我国水资源一方面比较匮乏，一方面浪费量又是巨大的。我国农业用水占社会总耗水量的80%以上，但是有效利用率很差，目前仅有30%-40%，而先进的发达国家一般都在70%-80%。我国每立方厘米水的粮食生产能力不足1公斤，而一些农业发达国家都在2公斤左右，例如以色列2.35公斤。显然，节水的重头戏是全面快速实施农业技术体系，而节水装备技术是保证节水农业体系实施的关键技术之一。 就现代农业而言，土壤含水量直接影响到作物生长，农田小气候，土壤的机械性能。在农业，水利等的研究方面，土壤水分含量是一个重要的参数。在农业生产中，土壤水分含量的准确测定对于有效水资源管理，灌溉策略，作物生长以及化学物质监测非常重要；在水利方面，土壤水分对于地球表面有效能量的分配以及渗入径流的分配研究起着重要的作用。因此土壤水分含量的精确测定有利于更好地认识农业管理措施对土壤-植物-大气的连续体（SPAC）的影响以及地球表面物质和能量的传输理论（Heathman 2003）。 土壤物理学告诉我们土壤含水率和土壤的介电常数是密切相关的。在物理学中介电常数本来是用于描述介电材料在电场中的极化程度的物理量，然而土壤物理学的研究表明土壤介电常数本身包含了反映土壤品质和性质的大量信息。利用统计学的回归方法已经证明，无论土壤的结构成分与质地有何差异，土壤含水量与水-土混合物复介电常数的实部分量总是呈现确定性的单值函数关系，这一结论的重要性在于土壤含水量的测定可以根据通过测量介电常数的测定而间接得到。而土壤介电常数测定的准确度以及土壤含水量和介电常数之间的关系模型则是土壤含水量测量的准确度的两个关键因素。 此外，土壤中的盐分含量、水分含量、质地结构、有机质含量都不同程度的影响着土—水混合物复介电常数的变化。尤其应当指出的是土壤盐分，目前土壤盐碱化问题在我国已经到了不可忽视的地步。据统计我国农林牧土地面积68912万hm2，受盐碱化危害的面积高达3382万hm2，占农林牧土地面积的4.91%。除此之外，作为一个农业国，在面临耕地大面积减少，淡水资源匮乏的情况下，我国北方地区的盐碱土地是潜在的耕地后备资源，存在巨大的开发潜力。1995年，清华大学，日本东京大学合作对我国大面积的盐碱地改善进行了研究，并取得了显著的成效。因此，利用当代先进的高科技手段深入了解土壤介电特性的测量理论与方法并由此开发出新一代具有实时采集与处理能力的反映土壤介电特性的高精度仪器，无论对于农业水资源的合理利用还是农作物生长的精细管理都具有难以估量的经济意义。
介电常数
介电常数 介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，介质中电场与原外加电场(真空中)的比值即为相对介电常数(permittivity，不规范称dielectric constant)，又称诱电率，与频率相关。介电常数是相对介电常数与真空中绝对介电常数乘积。如果有高介电常数的材料放在电场中，电场的强度会在电介质内有可观的下降，理想导体内部由于静电屏蔽场强总为零，故其介电常数为无穷。 介电常数(又称电容率)，以ε表示，ε=εr*ε0，ε0为真空绝对介电常数，ε0=8.85*10^(-12)F/m。需要强调的是，一种材料的介电常数值与测试的频率密切相关。 一个电容板中充入介电常数为ε的物质后电容变大εr倍。电介质有使空间比起实际尺寸变得更大或更小的属性。例如，当一个电介质材料放在两个电荷之间，它会减少作用在它们之间的力，就像它们被移远了一样。 当电磁波穿过电介质，波的速度被减小，有更短的波长。 根据物质的介电常数可以判别高分子材料的极性大小。通常，介电常数大于3.6的物质为极性物质;介电常数在2.8~3.6范围内的物质为弱极性物质;介电常数小于2.8为非极性物质。 测量方法 相对介电常数εr可以用静电场用如下方式测量:首先在两块极板之间为真空的时候测试电容器的电容C0。然后，用同样的电容极板间距离但在极板间加入电介质后测得电容Cx。然后相对介电常数可以用下式计算 εr=Cx/C0 在标准大气压下，不含二氧化碳的干燥空气的相对电容率εr=1.00053.因此，用这种电极构形在空气中的电容Ca来代替C0来测量相对电容率εr时，也有足够的准确度。(参考GB/T 1409-2006) 对于时变电磁场，物质的介电常数和频率相关，通常称为介电系数。 "介电常数" 在工具书中的解释: 1.又称电容率或相对电容率，表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据，常用ε表示。它是指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。对于介电材料，相对介电常数愈小绝缘性愈好。空气和CS2的ε值分别为1.0006和 2.6左右，而水的ε值特别大，10℃时为8 3.83，与温度有关。 2.介电常数是物质相对于真空来说增加电容器电容能力的度量。介电常数随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。在化学中，介电常数是溶剂的一个重要性质，它表征溶剂对溶质分子溶剂化以及隔开离子的能力。介电常数大的溶剂，有较大隔开离子的能力，同时也具有较强的溶剂化能力。介电常数用ε表示，一些常用溶剂的介电常数见下表: "介电常数" 在学术文献中的解释: 1.介电常数是指物质保持电荷的能力，损耗因数是指由于物质的分散程度使能量损失的大小。理想的物质的两项参数值较小 文献来源介电常数与频率变化的关系2.其介质常数具有复数形式，实数部分称为介电常数，虚数部分称为损耗因子.通常用损耗正切值(损耗因子与介电常数之比)来表示材料与微波的耦合能力，损耗正切值越大，材料与微波的耦合能力就越强
介电—频率特性
实验介电—频率特性 一、实验目的 本实验通过测定室温时高频陶瓷介电常数ε及损耗角正切值tanδ，了解掌握常用的Q表的基本原理及正确使用Q表测量高频陶瓷介质的ε及tanδ的方法，通过室温下测试ε及tan δ随频率变化的情况，分析陶瓷介质的极化原理。 介质材料的介电常数和介电损耗随频率发生变化。了解介质材料的介电—温度特性，以便正确的认识、改进与使用这些材料。 1. 通过测定室温时高频陶瓷介电常数ε及损耗角正切值tanδ，了解掌握1910测量仪的基本原理。 2. 正确使用1910测量仪测量高频陶瓷介质的ε及tanδ的方法。 3. 通过室温下测试ε及tanδ随频率变化的情况，分析陶瓷介质的极化原理。 三、实验原理 介电系数是表征介质储存电荷能力的，是介质的特性参。 介电系数是衡量介质极化行为，或该电介质储存电荷能力的重要参数，通常又叫介电常数或电容率。ε=1.44Ch/D2 对于电子陶瓷来说是一个非常重要的参数，根据用途的不同，对瓷料的介电系数要求不同．如装置瓷、电阻瓷、电真空瓷要求介电系数为 2～12这一范围内，如介电系数值较大则会造成线路的分布电容太大，以至影响线路的参数。 陶瓷介质材料在电场作用下能储存电荷，但同时总是或多或少把一部分电能转变成热能，即瓷体要发热而消耗能量。电介质在电场作用下，单位时间内因发热而消耗的电能叫做介质损耗，用P来代表。 在直流电场作用下介质损耗仅由电导引起，此时介质中电场能量的损耗(损耗功率)为P=U2/R=GU2设介质两极板重合的面积为S(cm2)，介质厚度为h(cm)，则单位体积中的介质损耗称为介质损耗率。 介质损耗率的单位为(w／cm2)，在一定的直流电插强度下，介质损耗率取决于电导率或电阻率的大小。 在交变电场下，除了电导(漏导)损耗外，还有周期性变化的极化过程存在，这种极化过程需要克服阻力而引起损耗，因此介质损耗还与介质内的极化过程有关。 交流下介质损耗可利用有损耗介质电容器的等效电路来分析研究，即用一个理想电容器(不产生损耗的电容器)和一个理想的电阻来等效描述介质在交流电压下的损耗情况。 无损耗电容器的电流和电压的相位差为900，而有损耗电容器的电流与电压的相位差则小于900，减小的角δ称为损耗角。tagδ=Pa/Pc 无线电陶瓷的损耗角一般都很小，小于10。 二、实验设备 一、仪器用途： 用于电介质（无机、有机）材料介电常数ε、介电损耗tgδ、交流电阻R、电感L、品质因数Q值的测量。金属及磁性材料电感l的测量。铁电压电材料等效阻抗Z及导纳G的测量。可以测量介电常数和损耗随频率的变化等。
大学物理实验 介电常数的测量
介电常数的测定实验报告 数学系 周海明 PB05001015 2006-11-16 实验题目：介电常数的测定 实验目的：了解多种测量介电常数的方法及其特点和适用范围，掌握替代法，比 较法和谐振法测固体电介质介电常数的原理和方法，用自己设计与制作的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数。 实验原理：介质材料的介电常数一般采用相对介电常数r ε来表示，通常采用测量 样品的电容量，经过计算求出r ε，它们满足如下关系：S Cd r 00εεεε== （1）。式中ε为绝对介电常数，0ε为真空介电常数， m F /1085.8120-?=ε，S 为样品的有效面积，d 为样品的厚度，C 为被测 样品的电容量，通常取频率为1kHz 时的电容量C 。 一、替代法 替代法参考电路如图1所示，将待测电容C x （图中R x 是待测电容的介电损耗电阻），限流电阻R 0(取1k Ω)、安培计与信号源组成一简单串联电路。合上开关K 1，调节信号源的频率和电压及限流电阻R 0，使安培计的读数在毫安范围恒定（并保持仪器最高的有效位数），记录读数I x 。将开关K 2打到B 点，让标准 电容箱C s 和交流电阻箱R s 替代C x 调节C s 和R s 值，使I s 接近I x 。多次变换开关K 2的位置(A,B 位)，反复调节C s 和R s ，使X S I I =。假定C x 上的介电损耗电阻R x 与标准电容箱的介电损耗电阻R s 相接近（s x R R ≈），则有s x C C =。 另一种参考电路如图2所示，将标准电容箱C s 调到极小值，双刀双掷开关K 2扳到AA ’，测量C x 上的电压V x 值；再将K 2扳到BB ’，调节C s 让C s 上
介电常数
介电常数 介电常数又叫介质常数，介电系数或电容率，它是表示绝缘能力特性的一个系数，以字母ε表示，单位为法/米(F/m) 定义为电位移D和电场强度E之比，ε=D/Ε。电位移D的单位是库/二次方米(C ／m^2)。 某种电介质的介电常数ε与真空介电常数ε0之比称为该电介质的相对介电常数εr，εr＝ε／ε0是无量纲的纯数，εr与电极化率χe的关系为εr＝1＋χe。 真空介电常数：ε0= 8.854187817×10^-12 F/m 介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为相对介电常数(permittivity), 如果有高相对介电常数的材料放在电场中，场的强度会在电介质内有可观的下降。 电介质经常是绝缘体。其例子包括瓷器(陶器)，云母，玻璃，塑料，和各种金属氧化物。有些液体和气体可以作为好的电介质材料。干空气是良好的电介质，并被用在可变电容器以及某些类型的传输线。蒸馏水如果保持没有杂质的话是好的电介质，其相对介电常数约为80。 一个电容板中充入相对介电常数为ε的物质后电容变大ε倍。故相对介电常数εr 可以用如下方式测量:首先在其两块极板之间为真空的时候测试电容器的电容C0。然后，用同样的电容极板间距离但在极板间加入电介质后侧得电容Cx。然后相对介电常数可以用下式计算 εr=Cx/C0 电介质有使空间比起实际尺寸变得更大或更小的属性。例如，当一个电介质材料放在两个电荷之间，它会减少作用在它们之间的力，就像它们被移远了一样。 当电磁波穿过电介质，波的速度被减小，有更短的波长。 对于时变电磁场，物质的介电常数和频率相关，通常称为介电系数。 附常见溶剂的介电常数 H2O (水) 78.5 HCOOH (甲酸) 58.5 HCON(CH3)2 (N,N-二甲基甲酰胺)36.7 CH3OH (甲醇) 32.7 C2H5OH (乙醇) 24.5 CH3COCH3 (丙酮) 20.7 n-C6H13OH （正己醇）13.3 CH3COOH (乙酸或醋酸) 6.15 C6H6 (苯) 2.28 CCl4 (四氯化碳) 2.24 n-C6H14 （正己烷）1.88
生物细胞的介电特性及其最新研究进展资料
生物组织的介电特性及其应用 引言 目前，无论在医学还是食品方面，利用其物质的电特性对目标物质进行检测已经成为最热门的方法。生物组织中的细胞所处的外环境是细胞外液，其结构由质膜和胞液组成，因此，当不同的频率不同电压的电流穿过生物组织时，由细胞外液-细胞质膜-细胞质所组成的结构，会表现出不同的电特性，随着电场频率的变化，生物组织的电特性会随之发生相应的变化。生物组织的介电特性，是指细胞在电场的作用下被动的产生极化反应的介电响应特性，反映了细胞在宏观电磁场中的分子运动信息。细胞的介电性能包括介电常数和电导率,介电常数是生物细胞在电磁场中贮存电磁能量的量度,反映细胞的绝缘性能,而电导率则指示生物细胞在电磁场中消耗或传导电磁能量的能力,反映细胞的导电性能。 由于活体生物组织结构的特殊性使得其介电特性也不尽相同，同时生物组织介电特性的检测是一个无损检测的过程，所以，人们可以根据其电特性的不同来推断其细胞的生长情况和组织的病变情况。在植物学方面，植物细胞的电特性的应用更为广泛，日本的科学家早在几十年以前就开始通过研究生物组织的组织细胞的电特性来判断其成熟程度，这些年经过不断的研究探索，世界上许多国家也已开始进行对生物组织的无损检测，并根据细胞的电特性原理，从仅对苹果的检测扩展到对其他生物组织及食品的检测，目前，生物细胞的介电特性的研究发展至今已扩展到生物组织、蔬菜的成熟度、损伤的快速检测，并开始利用机械化来对一些生物组织进行分级检测。此外，由于植物细胞的介电特性与其含水量有密切关系，检测植物组织的介电特性的应用也在不断地向农作物的抗逆性的研究方面延伸，早在20 世纪60 年代就在农作物的形状和种类及生长过程的检测中得到应用，谷物、大豆、种子的水分检测。在食品方面，利用的生物的电特性进行无损检测也已日益成为工业化，饮料、啤酒、乳制品的细菌检测和保存期、安全期的控制等方面。近几年，在医学中人们通过检测人体的某些组织的电特性来判断其疾病的有无和病患程度，人们甚至利用在不同区域或情况下的小鼠细胞的电特性来推断和研究人体的相应组织的反应情况，以便可以及时的做出正确的判断，为人类提供更好的医疗服务。 一、生物组织的电特性及其原理 根据物体是否导电, 可将其分为导体和绝缘体。导体具有电阻的性质, 而绝缘体具有电容的性质。生物组织由细胞组成, 而细胞是由细胞内液、细胞外液和细胞膜组成。由于细胞内液和细胞外液具有一定的导电性, 因此, 细胞内液和细胞外液具有电阻的性质。而细胞膜的绝缘性较高, 阻隔着膜两侧某些离子的扩
介电常数实验实验报告
介电常数实验 实验目的 1、了解介电常数的相关知识和其相关应用。 2、掌握测量介电常数的相关原理与测量方法。 3、熟悉掌握课本知识，应用所学知识。 实验原理 介电常数是电介质的一个材料特征参数。用两块平行放置的金属电极构成 一个平行板电容器，其电容量为：D为极板间距，S为极板面积，ε即为介电常数。材料不同ε也不同。在真空中的介电常数为ε0。考察一种电介质的介电常数，通常是看相对介电常数，即与真空介电常数相比的比值εr。如能测出平行板电容器在真空里的电容量C1及充满介质时的电容量C2，则介质的相 对介电常数即为然而C1、C2的值很小，此时电极的边界效应、测 量用的引线等引起的分布电容已不可忽略，这些因素将会引起很大的误差，该误差属系统误差。如果有高介电常数的材料放在电场中，场的强度会在电介质内有可观的下降。 仪器的基本原理是采用高频谐振法，并提供了通用、多用途、多量程的阻抗测试。它以单片计算机作为仪器控制，测量核心采用了频率数字锁定，标准频率测试点自动设定，谐振点自动搜索，Q值量程自动转换，数值显示等新技术，改进了调谐回路，使得调谐回路的残余电感减至最低，并保留了原Q表中自动稳幅等技术，使得新仪器在使用时更为方便，测量值更为准确。仪器能在较高的测试频率条件下，测量高频电感或谐振回路的Q值，电感器的电感量和分布电容量，电容器的电容量和损耗角正切值. 实验步骤 1、本仪器适用于110V/220V,50Hz±0.5Hz交流电，使用后要检查市电电压是否合 适，最好采用稳压电源，以保证测试条件的稳定。 2、开机预热15分钟，使仪器恢复正常后才能开始测试。 3、取出附带支架，将样品夹入两极板之间，在选择适当的辅助线圈插入电感接线柱，用引线将支架连接至仪器电容接线柱。 4、根据需要选择振荡频率，调节测试电路电容器使电路谐振（Q值最大）。 5、记录支架上的刻度X，并将样品从支架的两极板中取出，调节两极板间距离，使其恢复至X。 6、再调节测试电路电容器使电路谐振，这是电容为C，可直接读出Q，并且ΔQ=Q-Q
介电性质
介电系数和介电损耗角正切测定 一、实验目的 了解测定高分子材料介电系数和介电损耗角正切测定的基本原理。 掌握高分子材料材料介电系数和介电损耗角正切测定的测定方法。 二、实验原理 介电系数（ε）是表征绝缘材料在交流电场下介质极化程度的一个参数，它是充满此绝缘材料的电容器的电容量C x 与以真空为电介质时同样电极尺寸的电容器的电容量C x0 的比值。介质损耗角正切（tgδ）是表征该绝缘材料在交流电场下能量损耗的一个参数，是外施正弦电压与通过试样的电流之间的相对的余角正切。 本实验采用工频高压电桥法。其工作原理为：如图1 所示，被测试样与无损耗标准电容Co 是电桥的两相邻桥臂，桥臂R3 是无感电阻，与它相邻的臂由电容C4 和恒定电阻R4并联构成。在电阻R4 的中点和屏蔽间接有一可调电容C a 来完成线路的对称操作。线路的对称在这里理解为使“臂R3 对屏蔽”及“臂R4 对屏蔽”的寄生电容固定且相等。由于电阻线圈R3 中的金属线比电阻R4 长的多，臂R3 的寄生电容也将大于臂R4 的寄生电容。附加电容C a 可以增大臂R4 的电容泄漏，使其数值与臂R3 的泄漏相等。臂C a 和C o 的寄生电容不大，因此不用对它们加以平衡保护电压e 的作用是消除放电器P 处顶点可能存在的泄漏电流，为此e 是一个将桥P处顶点的电位引向地电位的装置。 这主类电桥平衡后必然有： Z x·Z4= Zs·Z3 式中 Z x=j/(ωC x) Zs= j/(ωC s) Z3= R3Z4=[(1/ R4)+ jωC4]-1 由平衡条件及tgδ定义可计算出： tgδ=2πf C4·R4·10-12 当f=50Hz, R4=10000/πΩ时，有tgδ= C4·10-6，即可用C4 直接表示tgδ值。 根据以上计算式可得到： C4=C s·（R4/ R3）·[1+（1/ tg2δ）] ε= C s/C o 式中 j——标准桥臂上的电导, Ω；ω——角频率，o/s f——频率，Hz； C S——标准电容器电容，pF； C x——试样电容，pF； R4——10000/π，Ω； C o——试样几何电容，pF；ε——介电常数。 三、实验原料 HDPE 圆形片状 d=100mm t=3mm 试样表面应平整、均匀、无裂纹、 气泡和机械杂质等缺陷。 试样的清洁处理用蘸有溶剂（对试 样不起腐蚀作用）的绸布擦洗试样。 试样的环境状态调节，试样应在 温度为20±5℃和相对湿度为65±5%的