电介质材料的介电常数及损耗的温度特性
〈一〉实验目的 〈二〉实验仪器 〈三〉实验原理 〈四〉操作步骤 〈五〉数据处理
〈一〉实验目的 1.熟练掌握MODEL TH2816型宽频LCR数字电桥的使用; 2.测量几种介质材料的介电常数 和介质损耗角正切(tan)与温度的关系,从而了解它们的 、tan 的温度特性。
〈二〉实验仪器 TH2816型宽频LCR数字电桥、 加温炉(带数字温度显示器)、 样品
〈三〉实验原理 一般中性电介质材料的介电常数ε随温度变化不大,但具有松弛式极化的材料其ε则随温度变化非常激烈,一般呈非线性关系,并出现峰值。对于一般介质来说,当温度开始上升时,tgδ都有不同程度的增加。对有松弛式极化的介质,在温度较低时,tgδ随T上升将出现极大值。当温度上升到一定值时,漏导损耗将占主要地位时,tgδ又将上升。
如不考虑边缘效应,平板试样的电容量可用下式表示: 式中 s —— 电极的面积,米2;d —— 介质的厚度,米;εr—— 介质材料的相对介电常数。 将ε0的值代入上式,得到: 由此得
如果电极呈圆形,当其直径为D米时,介电常数的计算公式如下: 其所用单位d ——米, C— pF , D ——米。
〈四〉操作步骤 (1)在LCR数字电桥的控制面板上选择合适的内容; (2)使用按键[显示A]、[显示B]在LCR上选择测试参数;如果需要测量的是电容C和损耗tan,则不需要另外选择。等待仪器稳定20 分钟后,对仪器进行清 “0”; (3)将被测圆形陶瓷片接在电炉子中的测试夹具上,并将样品由测试架引出的两极接入LCR数字电桥。接通电源,电桥开始自检。自检结束后,面板显示其值; (4)选择合适的等效方式; (5)对样品升温(实验温区:室温 ~ 250 ℃)。温度相对恒定后,依据具体情况记录电容C和损耗tg δ的值: 如果温度的变化比较大,则可以每间隔 1 ℃ 记录一次电容C和损耗tg δ的值,如果温度变化不大,可以每间隔 2 ℃甚至是 3℃ 记录一次。
〈五〉数据处理 由测量数据,进行转换:C→ε'; 用origin软件绘图,绘出 ε‘~ T和 tg δ ~ T关系曲线; 对所得曲线进行分析:分析,tan随T变化的原因,并分析产生误差的可能性;