WYZANCZANIE STAŁEJ DIELEKTRYCZNEJ RÓŻNYCH MATERIAŁÓW. Instrukcja wykonawcza

Transkrypt

1 ĆWIZENIE 108 WYZANZANIE STAŁEJ DIELEKTRYZNEJ RÓŻNYH MATERIAŁÓW Zaganienia Prawo Gaussa, pole elektrostatyczne, pojemność konensatora, polaryzacja ielektryczna, łączenie konensatorów Instrukcja wykonawcza 1. Wykaz przyrząów 1. Konensator płaski, =260 mm 2. Zasilacz wysokiego napięcia z cyfrowym wyświetlaczem, 0-10, 2 ma, PHYWE 3. Woltomierz D, A 4. Płytka plastikowa 5. Uniwersalny wzmacniacz pomiarowy PHYWE z konensatorem =220 nf 2. el ćwiczenia Pomiar stałej (przenikalności) ielektrycznej próżni oraz stałej ielektrycznej plastiku i szkła. 3. Schemat ukłau pomiarowego Rys. 1. Schemat ukłau pomiarowego Rys.2. Stanowisko pomiarowe 1

2 4. Przebieg pomiarów 4.1. Wyznaczanie przenikalności ielektrycznej próżni Pomiary la różnych oległości mięzy okłakami konensatora płaskiego (). 1. Połączyć ukła pomiarowy weług schematu. 2. Ustawić oległość mięzy płytkami konensatora płaskiego =0.1. Oległość mięzy okłakami konensatora oczytać z poziałki noniusza. 3. Włączyć zasilanie zasilacza wysokiego napięcia i ustawić wartość napięcia przykłaanego o płytek konensatora płaskiego,, na 1,5. Oczekać 60 sekun. 4. Ołączyć przewó łączący okłakę konensatora z zasilaczem WN (przewó czerwony z opornikiem 10 M ). 5. Zmniejszyć pokrętłem zasilacza napięcie o zera. 6. Połączyć okłakę konensatora płaskiego ze wzmacniaczem stosując przewó ekranowany, BN, - czarny z aapterem, gniazo BN/wtyk 4 mm. 7. Zmierzyć wartość napięcia U 0 (D) mięzy okłakami konensatora (opowiaa napięciu na konensatorze 0 =220nF). Prze oczytaniem napięcia U 0 oczekać 60 sekun na ustalenie równowagi. 8. Rozłaować konensator przyciskiem 0 znajującym się w płycie czołowej wzmacniacza (na woltomierzu napięcie U 0 spanie o zera). 9. Pomiary (punkt wykonać la innych oległości mięzy płytkami konensatora płaskiego : 0.15, 0.20, 0.25, 0.30 i 0.35 mm Pomiary la stałej oległości mięzy okłakami konensatora płaskiego. 1. Dla jenej oległości mięzy płytkami konensatora płaskiego wykonać pomiary (tak jak w części 4.1.1) napięcia, U o, mięzy płytkami konensatora ( 0 ) la innych wartości napięcia zasilającego konensator płaski : 0.5, 1.0, 2.0, 2.5, 3.0, 3,5, Wyznaczanie stałej ielektrycznej plastiku plastiku 1. Połączyć ukła pomiarowy weług schematu. 2. Wstawić mięzy okłaki konensatora płaskiego płytkę plastikową. Oczytać z noniusza grubość płytki (na noniuszu -oległość mięzy płytkami konensatora). 3. Włączyć zasilanie zasilacza wysokiego napięcia i ustawić wartość napięcia przykłaanego o płytek konensatora płaskiego,, na 1,5. Oczekać 60 sekun. 4. Ołączyć przewó łączący okłakę konensatora z zasilaczem WN (przewó czerwony z opornikiem 10 M ). 5. Zmniejszyć pokrętłem zasilacza napięcie o zera. 6. Połączyć okłakę konensatora płaskiego ze wzmacniaczem stosując przewó ekranowany, BN, - czarny z aapterem, gniazo BN/wtyk 4 mm 7. Zmierzyć wartość napięcia U 0 (D) mięzy okłakami konensatora (opowiaa napięciu na konensatorze 0 =220nF). Prze oczytaniem napięcia U 0 oczekać 60 sekun na ustalenie równowagi. 8. Rozłaować konensator przyciskiem 0 znajującym się w płycie czołowej wzmacniacza (na woltomierzu napięcie U 0 spanie o zera). 9. Pomiary wykonać la innych wartości napięcia zasilającego konensator płaski : 1.0, 1,5, 2.0, 2.5, 3.0, 3,5, Opracowanie wyników 5.1. Pomiary przenikalności ielektrycznej (różne oległości mięzy okłakami konensatora). 1. Obliczyć łaunek elektryczny,, inukowany w konensatorze ( 0 ) la różnych wartości oległości mięzy okłakami konensatora płaskiego, korzystając ze wzoru (1): 2 (1)

3 gzie: U 0 - napięcie mięzy okłakami konensatora ( 0 ). Obliczyć niepewność pomiaru. Wyznaczyć niepewność pomiaru: u (). 2. Obliczyć wartość przenikalności ielektrycznej próżni la zmierzonych oległości mięzy okłakami konensatora płaskiego, korzystając ze wzoru (2): (2) gzie: - łaunek inukowany na okłakach konensatora, - napięcie zasilające konensator płaski, S- powierzchnia okłaek konensatora płaskiego, - oległość mięzy okłakami konensatora płaskiego. Przyjąć: S= m 2. Obliczyć niepewność u c ( ). 3. Narysować wykres zależności łaunku inukowanego na okłakach konensatora płaskiego o owrotności oległości mięzy jego okłakami 1/ ( =1,5 ) Pomiary przenikalności ielektrycznej próżni (stała oległość mięzy okłakami konensatora). 1. Analogicznie jak w punkcie 5.1, obliczyć łaunek elektryczny,, inukowany na okłakach konensatora ( 0 ), la różnych wartości napięcia,, zasilającego konensator () la wybranej oległości mięzy okłakami konensatora płaskiego (pomiary z punktu 4.1.2) i jego niepewność u c (). 2. Sporzązić wykres zależności =f( ). Korzystając z równania (3) (3) wyznaczyć pojemność konensatora płaskiego,, która jest równa wartości współczynnika regresji liniowej (a). 3. Wyznaczyć przenikalność ielektryczną powietrza ( 0 ) korzystając ze wzoru (4): i niepewność u c ( 0 ). 4. Obliczyć wartość śrenią przenikalności ielektrycznej ( 0 ) uzyskaną z pomiarów w punkcie 5.1 i 5.2. oraz jej niepewność. (4) 5.3. Pomiary przenikalności ielektrycznej plastiku, plastiku. 1. Analogicznie jak w punkcie 5.2.1, obliczyć łaunek elektryczny,, inukowany na okłakach konensatora ( 0 ) la różnych wartości napięcia zasilającego konensator płaski z płytką plastikową,, (pomiary z punktu 4.2.6?) i jego niepewność u c (). 2. Sporzązić wykres zależności =f( ). Korzystając z równania (5) (5) wyznaczyć pojemność konensatora płaskiego z płytką plastikową, plastik, która jest równa wartości współczynnika regresji liniowej (a). 3. Wyznaczyć przenikalność ielektryczną plastiku plastik, korzystając ze wzoru (6): (6) 3

4 Obliczyć niepewność u c ( plastik ). 4. Obliczyć wzglęna przenikalność ielektryczną plastiku r korzystając ze wzoru (7): (7) Obliczyć niepewność wzglęnej przenikalności ielektrycznej plastiku u c ( r ). 5. Na postawie wyników pomiarów narysować wykres zależności łaunku zgromazonego na okłakach w zależności o przyłożonego o konensatora napięcia,, la konensatora z płytką plastikową. Wyniki pomiarów i obliczeń wpisać o opowienich tabel. 7. Proponowane tabele (o zatwierzenia u prowazącego) Tabela 1. Pomiary napięcia (U 0 ) na okłakach konensatora ( 0 ) la różnych oległości mięzy okłakami konensatora płaskiego () i stałego napięcia zasilającego konensator płaski ( ), oraz ich niepewności. u( ) u() 1/ -1 u c (1/) U 0-1 u c () 0 p/m u c ( 0 ) p/m Wartość śrenia przenikalności ielektrycznej próżni 0sr = Niepewność wartości śreniej przenikalności ielektrycznej próżni u c sr Do obliczeń należy wstawić : S= m 2, 0 =220 nf Tabela 2. Pomiary napięcia (U 0 ) na okłakach konensatora ( 0 ), la stałej oległości mięzy okłakami konensatora płaskiego (), la różnych napięć zasilających konensator płaski (, ) oraz ich niepewności. u() u( ) U 0 u c () a u(a) 0 p/m u c ( 0 ) p/m 4

5 Wartość śrenia przenikalności ielektrycznej próżni (Tab.1,2) 0sr = Niepewność wartości śreniej przenikalności ielektrycznej próżni u c sr Do obliczeń należy wstawić : S= m 2, 0 =220 nf Tabela 3. Pomiary napięcia na okłakach konensatora (U 0 ), la stałej oległości mięzy okłakami (), la różnych napięć przyłożonych o płytek konensatora płaskiego (, ) oraz ich niepewności. Konensator wypełniony ielektrykiem (płytka plastikowa) u() u( ) U 0 u c () a u(a) splastik p/m u c ( plastik ) p/m Wzglęna przenikalność plastiku r =. Niepewność wzglęnej przenikalności ielektrycznej plastiku u c r Za wartość przenikalności ielektrycznej próżni 0 przyjąć wartość otrzymaną w części pierwszej ćwiczenia Do obliczeń należy wstawić : S= m 2, 0 =220 nf 5