材料介电常数的测试和分析

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2.2 液体介质相对介电常数的测定
介电常数 测试仪
示波器
C02
rC01
r C02
C01
图2 液体介质测试装置
液体测试槽中已装有空气电容器（两个槽中为不同容量的空气电容器）。
其原理为：我们知道RC振荡器频率为
f 1
2 RC
C 1 k k 1
2 Rf f
来自百度文库2 R
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C01 C分布
k f01
C02 C分布
（3）将待测样品完全放入平行板电容器内，保持其高度 不变，测出有介质时平行板电容器的电容量C2。
（4）测出待测样品的厚度t、上表面面积S、平行板电容 器的极间距离D，由公式（6）算出电介质的相对介电 常数。
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4.2 用频率法测定液体介质的相对介电常数
（1）按图2所示将介电常数测量仪与示波器接好，将两个 不同宽度的电容器放入玻璃杯中，调整示波器直到得 出比较稳定的波形，记录下此时的振荡频率f01，f02。
5 注意事项
• 用电桥法测定固体介电常数时需要选择合适的频率，每改变一 次频率范围时都要重新进行一次清零校正。
• 用电桥法测定固体介电常数时，手要尽量不在样品周围晃动， 以免有感应影响测量结果。
• 本实验所提供的塑料电容器可用于电容器油和变压器油两种介 质的分组实验。
• 每次测完一组液体介电常数时，都要把塑料电容器擦拭干净， 以免影响下一组数据的测量。
k f02
当介质为液体时
C02 C01
k f02
k f01
r C02 C01
k f2
k f1
1 1
r
f2 f1 11
f02 f01
（7）
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3 实验仪器
• 介电常数测量仪 1台（套）
• （交流）万用电桥 1台
• 示波器
1台
• 烧杯500CC
3个
• 待测固体介质
• 待测液体介质
• 螺旋测微仪
1个
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4 实验步骤
4.1 用电桥法测定固体介质的相对介电常数 （1）打开万用电桥，按图1所示将万用电桥与测量仪接好，
测试之前要先进行清零（包括开路和短路清零）。 （2）清零之后将平行板电容器调至一定高度（即图1中所示
D，D应大于固体介质厚度t），测出此时以空气为介质 时平行板电容器的电容量C1。
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间的距离d成反比。这里的比例常数ε称为静态介电常数。
写成
C A
d
（1）
根据C=Q/V 可知，如果在电容器两极板间放入电介质，
则这个电容器的电容就要增加。带有电介质的电容C与不带
有电介质（真空）的电容C0之比称为介质的相对介电常数，
表示为
r
C C0
（2）
因此，式（2）可以写成 C 0r A / d
（3） 4
材料介电常数的测试和分析
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主要内容
• 实验目的 • 实验原理 • 实验仪器 • 实验步骤 • 注意事项 • 思考题
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1 实验目的
• 理解介电常数的物理意义和测试原理。 • 掌握固体介质相对介电常数的测试方法。 • 掌握液体介质相对介电常数的测试方法。
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2 实验原理
一个平板电容器的容量C与平板的面积A成正比，而与板
2.1 固体介质相对介电常数的测定
D
万用电桥 D
万用电桥
t
图1 平行板电容器系统
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C1 C0 C边缘 C分布 C2 C串 C边缘 C分布
C串 C2 C1 C0（4）
0S r0S
C串
Dt t
0S r0S
r0S
t r Dt
Dt t
（5）
由（4）（5）可得： r 0S ((CC22CC11CC00))（t D-t）（6）
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6 思考题
1. 在测量固体、液体电介质的相对介电常数的过程中，能否移动或 接触测量导线？为什么？
2. 对于厚度均匀，而形状不规则的固体样品，能否用本实验中的 电桥法测试其相对介电常数？
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Thank you!
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（2）将液体介质倒入烧杯中，并浸没电容器，方法同（1） 一样，测出两只不同容量电容器接入时所对应的振荡频 率f1，f2。
（3）用公式（7）计算液体介质的相对介电常数。
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4.3 待测数据
实验号 固体介质1 固体介质2 固体介质3
实验号 液体介质1 液体介质2
D
t
S
C0
C1
C2
f01
f02
f1
f2
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