电介质介电常数的测量

电磁学实验
1、固体测量电极
固体测量电极中上电极与下电
极构成一组平行板电容器。上电
极与千分尺相连，调节千分尺即
可改变平行板电容器的间距，并
从千分尺刻度上读出平行板电容
器极板的间距。电极通过电极引
出插座与测量仪器相连接。该电
极使用前需进行零位校准，校准
方法参见（7.千分尺）。
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【仪器和用具】
f 1
2 LC
C
C0
C分
1
4 2 Lf
2
k2 f2
电极在空气中测量
电极在介质中测量
k2 k2 C02 C01 f022 f021
k2 k2
εr ( C02 C01 )
f
2 2
f12
液体电介质介电常数
1 εr 1
f
2 2
1
f022 1
f
2 1
f
2 01
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【仪器和用具】
有一个电感线圈L，与外
接电容C 即液体介质测量 电极构成LC振荡回路， 外部电容C 通过面板上的 “电容”插座连接。面 板上输出插座通过电缆 与频率计相连。
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【仪器和用具】
4、液体测量电极
液体介质测量电极由三组 金属极板构成两个电容器，并 放置在玻璃容器内。两个电容 器的电容量一个大一个小，经 开关连接到接线柱上，可由开 关K 选择两个电容器中的一个。
得：
C串 C2 C1 C0
固体电介质介电常数：
εr
ε0
C串 t S C串 (D t)
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【实验原理】
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2、用回归计算法测空气介电常数和分布电容：
空气介电常数近似为真空介电常数0 ，在平行板电容
器中：S0为极板面积，D为极板间距，则系统电容量为：
C
ε0 S0 D
C分
令：C = y ， 1 x
D
得： y a bx ，式中 a = C分，b = 0 S0
回归计算得： 截距a、斜率b、相关系数r、 截距标准偏差Sa、斜率标准偏差Sb。
C分 = a±Sa ， 0 = (b±Sb )/S0
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【实验原理】
电磁学实验
3、频率法测量液体电介质介电常数
电磁学实验
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【仪器和用具】
5、十进频率计
频率计是测量交变信 号振动快慢的仪器。被 测信号从HF INPUT口输 入，RESOLUTION中对应 10Hz的键按下，显示器 上显示的值即为频率值， 单位为kHz，有指示灯 指示。
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【仪器和用具】
电磁学实验
6、游标卡尺
游标卡尺是用来精确测量物体长度的计量器具，可测量一般物体的长度、圆形 物体的外径、内径、容器或孔的深度。测量圆片的直径时，按图中的方位，先移动 副尺使卡口增大，放入被测物体，移动副尺使卡口卡住被测物体（用力适当），读 数时先确定副尺零刻度所对主尺的读数，再确定与主尺对齐的副尺刻度，副尺刻度 每一小格是0.02mm，副尺属于游标刻度，所以不能估读，将主尺和副尺的值相加即 为最终测量值。游标卡尺使用前应进行零位校准，即将副尺推到底，使两卡口接触， 记录主副尺刻度，该读数作为测量值的零位修正值。
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【实验原理】
电磁学实验
1、电桥法测量固体电介质介电常数
电极在空气中测量
电极放入介质后测量
C1 C0 C边1 C分1 C2 C串 C边2 C分2
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【实验原理】
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其中： 实验中保持
C0
0S
D
C串
t
εr ε0 S εr (D-t)
C边1 C边2 C分1 C分2
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【源自文库器和用具】
8、固体电介质样品
固体样品是圆片状的聚四氟乙烯塑料， 该材料具有耐高温、耐腐蚀、绝缘强度高 等特点，故俗称塑料王。
9、液体电介质样品
液体样品是环己烷，该液体无色、无毒、 透明、易挥发。
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【实验内容】
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1、电桥法测固体电介质的介电常数
检查电极千分尺的零位，将极板间距调到零，接近零位时要慢慢旋动顶部旋钮， 听到“咯、咯”声停止旋转，记录零位读数D0。 按图将固体介质测量电极连接到交流电桥的测试台上。调节极板间距D = 5.000mm （考虑零位修正）。
从交流电桥上记录极板间为空气时的电容 量C1 。将固体样品慢慢放入两极板之间，放 入样品时不得碰到上电极，以免改变极板间 距。记录放入样品时的电容量C2。反复将样 品取出及放入，重复三次记录C1和C2。 用千分尺测出样品的厚度t，用游标卡尺测出 样品直径d ，均应在不同位置重复测量三次。 有效位数的保留参见【仪器和用具】6、7。
电磁学实验
电介质介电常数 的测量
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目录
电磁学实验
实验目的 实验原理 仪器和用具 实验内容 数据记录与处理 注意事项
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【实验目的】
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1、掌握固体、液体电介质相对介电常数 的测量原理及方法；
2、学习减小系统误差的实验方法； 3、学习用最小二乘法处理实验数据。
电磁学实验
2、交流电桥
DF2826数字电桥是带有
微处理器的智能型交流电
桥。通过操作【参数】按
键可选择测量L（电感）、
C（电容）和R（电阻）。
本实验选择测量电容，选
择后有对应的红色指示灯
点亮。测量电感或电容时，
在测试台的两个电极上会 切换，可选择100Hz、 1kHz 或 10kHz。频率越高测量灵敏度越
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【仪器和用具】
7、千分尺
如图所示的千分尺是精确测量较小物体长度或圆 形物体外径的计量器具。使用时旋转副尺使测量卡口 间距增大，当被测物能够放入卡口间时，将副尺往回 旋，此时应旋动副尺顶部旋钮，特别在将要卡住被测 物时，旋转要缓慢，当听到有“咯、咯”声音时停止 转动并可读数。读数时首先确定副尺的边所对准的主 尺刻度，再确定主尺中心线所对副尺刻度读数。主尺、 副尺刻度读数之和即为测量值。副尺每旋一周为 0.5mm，一周刻度有50格，每一小格即为0.01mm。千 分尺可以估读，所以读数可记录到0.001mm 位。千分 尺使用前应校准零位，当两卡口接触时即间距为零时， 记录主副尺读数，该读数将作为测量值的零位修正值。
有交流电压输出，交流电 高，因此本实验中选择10kHz，同样有对应的红色指示灯点亮。
压的频率由面板上的
记录时读取面板左侧显示器（DISPLAY A）的显示值（电容量），
【频率】按键
显示值的单位由两显示器中间的红色指示灯提示。
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【仪器和用具】
电磁学实验
3、 介电常数测试仪
介电常数测试仪内部