Методические рекомендации и указания к лабораторным занятиям по дисциплине Физика конденсированного состояния для студентов специальности 050604 Физика Рекомендовано на заседании кафедры «16»

Титульный лист методических рекомендаций и указаний, методических рекомендаций, методических указаний Форма Ф СО ПГУ 7.18.3/40 Министерство образования и науки Республики Казахстан Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Кафедра физики и приборостроения МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И УКАЗАНИЯ к лабораторным занятиям по дисциплине Физика конденсированного состояния для студентов специальности 050604 - Физика Павлодар Лист утверждения методических рекомендаций и указаний, методических рекомендаций, методических указаний Форма Ф СО ПГУ 7.18.3/41 УТВЕРЖДАЮ Проректор по УР ___________Пфейфер Н.Э. (подпись) (Ф.И.О.) «___»_____________20__г. Составитель: доцен, к.ф.-м.н.______________ Сарымова Ш.Н. Кафедра физики и приборостроения ^ Методические рекомендации и указания к лабораторным занятиям по дисциплине Физика конденсированного состояния для студентов специальности 050604 - Физика Рекомендовано на заседании кафедры «_16__»______08______2010_г., протокол №_1_ Заведующий кафедрой _____________ Биболов Ш.К. «____» ________201__г Одобрено УМС факультета физики, математики и информационных технологий «____»______________201__г., протокол №____ Председатель УМС _______________ Муканова Ж.Г. «____» ________201__г Одобрено ОПиМОУП: Начальник ОПиМОУП ______________Варакута А.А. «____» ________201__г Одобрена учебно-методическим советом университета «_____»______________20__г. Протокол №____ ^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 34 ИЗМЕРЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ЖИДКИХ ДИЭЛЕКТРИКОВ С ПОМОЩЬЮ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО ГАЛЬВАНОМЕТРА Цель работы: освоение метода экспериментального определения диэлектрической проницаемости по электроемкости конденсатора, заполняемого исследуемым диэлектриком. ^ Приборы и принадлежности: батарея из N плоских конденсаторов, соединенных параллельно и залитых исследуемым диэлектриком (трансформаторным маслом); эталонный конденсатор С; зеркальный гальванометр; вольтметр; потенциометр; переключатель. ^ ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ Из жидких диэлектриков, используемых в электротехнике, наибольшее применение находит трансформаторное масло, которое заливают в силовые трансформаторы для повышения электрической прочности изоляции и улучшения теплоотдачи. Трансформаторное масло используется в масляных выключателях высокого напряжения и в других электрических аппаратах. Стеклотекстолит, облицованный с одной или с двух сторон электрической красно- медной фольгой, применяется для изготовления печатных схем низковольтных цепей аппаратуры. Печатные схемы получают травлением фольгированного стеклотекстолита. ^ Поляризация диэлектриков Одной из основных характеристик свойств диэлектрика является диэлектрическая проницаемость - физическая величина, которая показывает, во сколько раз напряженность электрического поля, возбужденного системой электрических зарядов в вакууме, больше напряженности электрического поля этих же зарядов в диэлектрической среде. Влияние диэлектриков на величину напряженности электрического поля, а, следовательно, и на воздействие электрических зарядов, объяснятся явлением поляризации диэлектриков во внешних электрических полях. Механизм поляризации диэлектриков зависит от строения их молекул. Если молекулы имеют симметричное строение, т.е. центры «Тяжести» положительных и отрицательных зарядов в отсутствии внешнего электрического поля совпадают (неполярные молекулы), то во внешнем электрическом поле возникнет электронная или деформационная поляризация. Центры тяжести положительных +Q и отрицательных -Q зарядов смещаются на величину l (плечо диполя) молекула приобретает в электрическом поле дипольный момент (рис.1). (1) Рис.1 Если молекулы имеют асимметричные строение, т.е. центры «тяжести» положительных и отрицательных зарядов не совпадают, то дипольный момент таких молекул отличен от нуля и в отсутствии внешнего поля (полярные молекулы). При отсутствии внешнего электрического поля дипольные моменты полярных молекул вследствие теплового движения ориентированы в пространстве хаотично и их результирующий момент равен нулю. Внешнее электрическое поле вызовет ориентацию дипольных моментов в направлении поля (ориентационная поляризация). Следовательно, поляризацией диэлектриков называется явление ориентации диполей или появление под воздействием электрического поля ориентированных по полю диполей. В результате поляризации на поверхности диэлектрика во внешнем электрическом поле появляются связанные заряды, возбуждающие собственное, внутреннее поле , обратное внешнему полю Е0. На рис.2 изображен заряженный конденсатор, заполненный диэлектриком. Напряженность электрического поля в диэлектрике . Если известна диэлектрическая проницаемость диэлектрика, то . (2) Наиболее распространенные методы определения основаны на измерении емкости конденсатора, заполненного исследуемым диэлектриком. Электроемкость конденсаторов ^ Электроемкостью проводника называется физическая величина С, численно равная заряду, который следует сообщить проводнику для того, чтобы его потенциал изменился на единицу (3) Электроемкостью уединенного проводника С зависит от формы его внешней поверхности, размеров, а также от диэлектрических свойств окружающей среды. Следует помнить, что С не зависит ни от заряда проводника, ни от его потенциала, ни от материала. В СИ электроемкость измеряется в фарадах. 1 фарад=1кулон/1вольт. Практический интерес представляет взаимная электроемкость двух проводников - величина, численно равная заряду, который следует перенести с одного проводника на другой для изменения разности потенциалов между ними на единицу. Взаимная электроемкость зависит от формы, размеров, взаимного расположения проводников и от свойств среды. Особенно важным для практики является случай, когда два разноименно заряженных проводника имеют такую форму и так расположены друг относительно друга, что возбуждаемое ими электростатистическое поле сосредоточено только между ними. Такая система двух проводников называется конденсатором, а сами проводники – его обкладками. В зависимости от формы обкладок, конденсаторы делятся на плоские, сферические и цилиндрические. Используя соотношение , (4) можно вывести формулу электроемкости любого конденсатора. Для плоского конденсатора получаем (5) Емкость батареи из соединенных параллельно одинаковых конденсаторов определяется формулой , (6) где S – площадь одной обкладки конденсатора, м2; d – расстояние между обкладками, м; - электрическая постоянная, =8,85 10-12 Ф/м.

Похожие рефераты: