Studijní materiály

Zpět

Hromadně přidat materiály

protokol

BMTD - Materiály a technická dokumentace

Hodnocení materiálu:

Vyučující: Ing. Zdenka Rozsívalová

Zjednodušená ukázka:

Stáhnout celý tento materiál

Měření relativní permitivity a ztrátového činitele izolantů rezonanční metodou na Q - metru
Cíl úlohy
Cílem úlohy je stanovit průběhy kmitočtových závislostí relativní permitivity a ztrátového činitele předložených vzorků tuhých izolantů v předepsaném kmitočtovém rozsahu při teplotě okolí.
Teoretický rozbor
Po vložení die1ektrika do vnějšího elektrického pole o konstantní intenzitě se zvětší v důs1edku polarizačních jevů v daném prostoru elektrická indukce oproti indukci ve vakuu o hodnotu vektoru polarizace
V praktických aplikacích se používá pro charakterizaci po1arizačnich dějů nejčastěji permitivita. Jak vyplývá z Maxwellových materiálových rovnic, je permitivita konstantou úměrnosti mezi vektorem intenzity elektrického pole a vektorem elektrické indukce E . Protože se permitivita používá téměř výhradně ve formě relativní, zapisuje se tato rovnice ve tvaru
kde ε0 je (absolutní) permitivita vakua (ε0 = 8,854.10-12 F m-1) a εr je relativní permitivita.
Zvýšení elektrické indukce v důsledku polarizace se při konstantní intenzitě projeví zvětšením náboje na elektrodách přís1ušného měřicího kondenzátoru. Tohoto jevu se užívá při praktickém určování relativní permitivity, kdy se měření elektrické indukce, resp. náboje převádí na měření kapacity. Jednoduchou úpravou rovnice se získá vztah
v němž Cx je kapacita měřicího kondenzátoru s vloženým dielektrikem a C0 kapacita geometricky shodného měřicího systému, u něhož je místo původního dielektrika vakuum. Kapacita C0, tzv. geometrická kapacita, se zpravidla neměří, ale počítá z rozměrů kondenzátoru.
Hodnota relativní permitivity vakua je rovna jedné, neboť ve vakuu ze zřejmých příčin k polarizaci nemůže docházet. Pro jakoukoliv jinou elektroizolační látku nabývá hodnot větších než jedna. Její velikost se pohybuje od hodnot o málo větších než jedna pro plynné izolanty přes hodnoty řádově několika jednotek až desítek pro izolační materiály kapalné a tuhé až po hodnoty řádově 104 pro feroelektrika. Velikost relativní permitivity je určena uplatňujícími se polarizačními mechanismy. Není materiálovou konstantou, neboť se u ní projevuje zpravidla značná teplotní, u feroelektrik i napěťová závislost. Proto se musí ke každému číselnému údaji o permitivitě přiřadit popis vnějších podmínek, za nichž byla stanovena.
Při polarizaci střídavým elektrickým polem dochází v důsledku dielektrické relaxace ke zpožďování elektrické indukce za intenzitou elektrického pole. Rovnice pak přechází pro periodické funkce času do tvaru D
kde ε*(ω) je relativní komplexní permitivita a ω úhlový kmitočet.
Permitivita ε* je kmitočtově závislá komplexní veličina se zápornou fází. Názorně je tato skutečnost vidět na obr. 3.1, který představuje vzájemnou polohu fázorů a při polarizaci střídavým elektrickým polem. Jak je zřejmé z obrázku, skládá se komplexní permitivita ze dvou složek - složky reálné ε´, která je mírou kapacitního charakteru dielektrika (odpovídá relativní permitivitě εr) a složky imaginární ε´´, která je úměrná celkovým ztrátám (polarizačním a vodivostním, ionizační se neuvažují) v dielektriku a nazývá se též ztrátovým číslem.
Komplexní permitivita (kmitočtově závislá)se uvádí vztahem
Fázový posun δ mezi elektrickou indukcí a intenzitou elektrického pole se nazývá ztrátovým úhlem a pro jeho tangentu, tzv. ztrátový činitel platí (při uvažování celkových ztrát)
Pro kmitočtovou závislost komplexní permitivity, respektující pouze ztráty podmíněné polarizačními mechanismy a látky s jednou relaxační dobou, platí vztah

v němž τ je relaxační doba polarizace (čas, za který poklesne vektor polarizace na 1/e své původní hodnoty), εs je tzv. statická permitivita (ε´ při nulovém kmitočtu), ε∞ je tzv. optická 18 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně
permitivita (ε´ při nekonečně vysokém kmitočtu) a ε´´ je ztrátové číslo respektující polarizační ztráty.
Z rovnic je možno stanovit teoretický průběh kmitočtové závislosti veličin ε´(ω), εp´

Stáhnout celý tento materiál

1 2 3

Další

Vloženo: 18.05.2009

Velikost: 236,00 kB

Stáhnout celý tento materiál

Komentáře

Tento materiál neobsahuje žádné komentáře.

Mohlo by tě zajímat:

Skupina předmětu BMTD - Materiály a technická dokumentace
Reference vyučujících předmětu BMTD - Materiály a technická dokumentace
Reference vyučujícího Ing. Zdenka Rozsívalová

Podobné materiály