Кафедра общей и технической физики
Лабораторная работа №8
«Измерение диэлектрической проницаемости твёрдых материалов»
Выполнил: студент гр. НГД 16-4 ____________ / Кулигин Д.И./
(подпись) (Ф.И.О.)
Проверил: доцент ____________ /Смирнова Н.Н. /
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
I. Цель работы
Определение электрической ёмкости конденсатора 
. Выявление взаимосвязи электрической постоянной 
и напряжения 
, электрической постоянной и расстояния между обкладками конденсатора 
. Определение зависимости диэлектрической проницаемости от напряжения 
.
II. Краткое теоретическое содержание
1. Явление, изучаемое в работе: накопление электрического заряда в конденсаторе.
2. Определения:
Электрический заряд — это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии.
Плоский конденсатор – система плоских пластин, промежутки между которыми заполнены диэлектриком.
Электроемкость конденсатора – мера способности конденсатора накапливать электрический заряд.
Электрическое напряжение – это скалярная физическая величина, численно равная работе по перемещению электрического заряда между двумя произвольными точками электрической цепи.
Диэлектрическая проницаемость среды — физическая величина, характеризующая свойства изолирующей среды и показывающая, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в этой среде меньше, чем в вакууме.
Диэлектрическая восприимчивость – физическая величина, мера способности вещества поляризоваться под действием электрического поля.
3. Законы и соотношения:
Емкость конденсатора определяется только его геометрическими параметрами: прямо пропорциональна площади пластин и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами.
Площадь пластин конденсатора
Для постоянного напряжения, с учетом возможности изменения расстояния между пластинами, емкость является характеристикой заряда, который может накопить конденсатор. Если значения U, q, d и S определены, то эти величины позволяют вычислить электрическую постоянную 
.
В диэлектрике, помещенном между пластинами конденсатора, различают свободные и связанные заряды. В результате воздействия на них электрического поля происходит поляризация молекул. Однако, на поверхностях пластин нет компенсирующих диполей, что приводит к появлению дополнительного некомпенсированного заряда. Он ослабляет электрическое поле в пределах диэлектрика и количественно выражается безразмерной величиной диэлектрической проницаемостью 
Полный дипольный момент 
единицы объема V диэлектрика, называемый диэлектрической поляризованностью, 
служит количественной мерой поляризации диэлектрика.
Произведение вектора напряженности на диэлектрическую проницаемость диэлектрика и электрическую постоянную называется электрическим смещением 
.
Три физические величины – напряженность электрического поля 
, электрическое смещение , и поляризованность 
связаны друг с другом следующим уравнением:
4. Пояснения к физическим величинам и их единицы измерения:
[C]= 
[ 
] = 
[E] = 
[S] = 
[U] = 
[d] = 
III. Измерительная установка и электрическая схема
Рис. 1. Измерительная установка: диэлектрическая проницаемость различных материалов
(1 – плоский конденсатор, диаметр пластин d = 260 мм; 2 – источник питания, высоковольтный, диапазон 0 ÷ 10 кВ; 3 – универсальный измерительный усилитель; 4 – вольтметр, 0,3 ÷ 300 В, 10 ÷ 300 В, переменный ток; 5 – конденсатор, ёмкость С = 218 нФ; 6 – пластмассовая пластинка: размеры 283 × 283 мм, площадь S = 0.08 м2, толщина d = 0.98 см; 7 – соединительные шнуры)
Рис.2. Электрическая схема
| U |
| C |
| Cx |
| Uc |
| Ux |
Рис.3. Эквивалентная электрическая схема
IV. Расчетные формулы
- экспериментальное значение С (1)
- теоретическое значение С (2)
- электрическая постоянная (3)
- диэлектрическая проницаемость среды (4)
- напряжённость электрического поля (5)
- площадь пластины конденсатора (6)
V. Формулы погрешности косвенных измерений:
VI. Формулы погрешностей прямых измерений:
