Лаборатория - Електромагнетизъм

Министерство на образованието на България

Балтийски държавен технически университет

тях. Д. Ф. Устинова "ВОЕНМЕХ"

Лаборатория #4

"Определяне на диелектричната проницаемост на течности и поляризуемостта на неполярни молекули чрез резонансния метод"

Целта на задача 1: Определяне на диелектричните константи на течности и поляризуемостта на неполярна молекула чрез резонансния метод.

Целта на задача 2: Изчисляване на резонансни криви за силата на тока в осцилаторната верига с помощта на компютър и изследване на зависимостта на остротата на резонансните криви от коефициента на качество на веригата.

Основният блок е осцилиращ кръг, съдържащ индуктор L, фиксиран в корпус от плексиглас, И един от измервателните кондензатори C. Резисторът R1 има спомагателна стойност и осигурява желания режим на работа на генератора. Измервателните кондензатори са монтирани на обща секция и представляват коаксиални цилиндри. Пространството между плочите на цилиндричните кондензатори се запълва с изследвания диелектрик. Въздухът е диелектрикът в кондензатор 1, керосинът е диелектрикът в кондензатор 2, а маслото е диелектрикът в кондензатор 3.

Индукторът е прикрепен към клемите на измервателния кондензатор с помощта на крака. Към веригата на осцилаторната верига са свързани високочестотен кондензатор G със синусоидално напрежение и лампов волтметър LV, който служи за измерване на напрежението в кондензатора.

1. Поляризуемост на молекула, където е плътността на диелектрика, е моларната маса на диелектрика, е числото на Авогадро.

2. Електрическият капацитет на трептящата верига, където L е индуктивността на веригата, е резонансната честота.

3. Капацитет на цилиндричен кондензатор, където h е височината на кондензатора, r2 и r1 са външни ивътрешни радиуси на пластините на кондензатора.

4. Резонансна честота, L - индуктивност на бобината, C - капацитет на кондензатора.

5. Характеристичен импеданс

6. Коефициент на качество на веригата, където R е съпротивлението на резистора.

7. Амплитудна стойност на силата на тока, където е амплитудната стойност на входното напрежение.

Таблица с необходимите измервания

Кондензатор 1	Кондензатор 2	Кондензатор 3
v, MHz	У, Б	v, MHz	У, Б	v, MHz	У, Б

1. Избройте видовете поляризация на диелектриците. Каква е разликата в поляризацията на диелектриците с полярни и неполярни молекули?

2. Дайте определение на поляризацията и обяснете нейния физически смисъл. Посочете връзката между векторите.

3. Какъв е капацитетът на кондензатора и от какво зависи? Опишете електрическия капацитет на цилиндричен кондензатор. В кой случай може да се използва формулата за плосък кондензатор за изчисляване на електрическия капацитет на цилиндричен кондензатор?

4. Какво представлява явлението резонанс? При какви условия възниква резонанс във верига, състояща се от индуктор, кондензатор и съпротивление, свързани последователно? Как резонансната честота зависи от параметрите на трептящия кръг?

1. Три типа поляризация:Ориентационна- В резултат на комбинираното действие на полето и топлинното движение възниква преференциална ориентация на диполните електрически моменти по протежение на полето, нарастваща с увеличаване на силата на електрическото поле и намаляване на температурата.Електронни– под действието на външно електрическо поле диелектричните молекули от този тип имат индуцирани диполни моменти, насочени по протежение на полето, т.е. по посока на вектораE.Йонен –се среща в твърди диелектрици с йонна кристална решетка. Външно електрическо поле в такива диелектрици предизвиква изместване на всички + йони в посока на силата на полето и всички - йони в обратна посока.

Неполярни диелектрик(с неполярни молекули) - при липса на външно електрическо поле „центровете на тежестта в молекулите на този диелектрик съвпадат (l \u003d 0) и диполните моменти на молекулите са равни на 0.Полярендиелектрик (с полярни молекули) е диелектрик, чийто молекулите имат електрони, разположени асиметрично по отношение на атомните ядра (H2O, алкохоли).

2. Количествената мярка за диелектрична поляризация е векторът P, наречен поляризация (вектор на поляризация) и равен на съотношението на електрическия диполен момент на малък обем диелектрик към този обем, където p е електрическият диполен момент, n е общият брой молекули.

D -вектор, електрическо изместване

P - вектор, поляризация

E - вектор, интензитет

3.Електрическият капацитете скаларна стойност C, равна на абсолютната стойност на отношението на електрическия заряд на един проводник към разликата в електрическите потенциали на два проводника (проводниците имат еднаква величина, но различни заряди).

Електрическият капацитет на два проводника зависи от тяхната форма, размер, взаимно разположение, както и от диелектричните свойства на околната среда.

Цилиндричен кондензатор- състои се от два коаксиални тънкостенни метални цилиндъра с височина h и радиуси и , вкарани един в друг. ако празнината между плочите на кондензатора

4. Резонансъте явление на рязко увеличаване на амплитудата на силата на тока в колебателна верига.

Амплитудата на тока във веригата зависи отамплитуда на входното напрежение, параметри на контура L, C, R и циклична честота. Резонансната честота за силата на тока съвпада със собствената честота на трептенията във веригата.

---