Лабораторная установка и электрическая схема соединений

Для определения относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь различных изоляционных материалов измеряются параметры последовательной схемы замещения конденсатора (С и R) с диэлектриком из испытываемого материала. Схема электрическая соединений для измерения параметров конденсатора приведена на рисунке 4.1. Плоский конденсатор (блок 2355), между пластинами которого помещен испытываемый диэлектрик, подключается к измерителю параметров RLC Е7-22 (блок 533). Блоки питания 218 и 224.1 обеспечивают напряжение питания +12В для Е7-22.

Рисунок 4.1 - Схема электрическая соединений для измерения параметров конденсатора с испытываемым диэлектриком

Емкость конденсатора с испытываемым диэлектриком определяется соотношением

(4.4)

где ε₀=8,845 10^-12 - электрическая постоянная (диэлектрическая

проницаемость вакуума);

ε -относительная диэлектрическая проницаемость испытываемого

диэлектрика;

S -площадь пластин конденсатора в м². В эксперименте учитывается

площадь верхней пластины конденсатора. Влиянием краевого эффекта

пренебрегаем;

d - расстояние между пластинами конденсатора в метрах, равное

толщине испытываемого диэлектрика.

Для вычисления относительной диэлектрической проницаемости испытываемого диэлектрика измеренная емкость Ссравнивается с расчетной емкостью конденсатора C₀ с теми же геометрическими размерами, но без диэлектрика (среда между пластинами - вакуум с диэлектрической проницаемостью ε₀)

(4.5)

Отношение емкостей

(4.6)

т. е. равно относительной диэлектрической проницаемости испытываемого диэлектрика.

Тангенс угла диэлектрических потерь определяется для последовательной схемы замещения конденсатора, состоящей из идеального конденсатора с емкостью C и, включенного последовательно с ним, сопротивления R. При измерении на частоте ω, тангенс диэлектрических потерь равен отношению активного (R) и емкостного (1/ωC)сопротивлений цепи

tgδ= (4.7)

где ω=2πf – угловая частота, с^-1

Отсюда можно определить сопротивление R последовательной схемы замещения конденсатора:

(4.8)

Чем меньше тангенс угла диэлектрических потерь, тем эта емкость лучше. Данный параметр характеризует внутренние утечки в емкости.