Cel ćwiczenia:

W ćwiczeniu badano dielektryki stałe oraz wyznaczono parametrów takich jak: rezystancja skrośna i powierzchniowa, współczynnik strat dielektrycznych oraz przenikalność elektryczna. Celem ćwiczenia jest także poznanie odpowiednich metod pomiarowych.

Wprowadzenie:

Dielektryki charakteryzują się następującymi parametrami:

-         rezystancja powierzchniowa;

-         rezystancja skrośna;

-         względna przenikalność elektryczna;

-         współczynnik strat dielektrycznych. 

Aby wyznaczyć powyższe parametry badaną próbkę umieszcza się w specjalnym kondensatorze pomiarowym o następującym układzie elektrod:

1-elektroda pomiarowa, 2-elektroda ochronna,

3-elektroda napięciowa, 4-badana próbka

Pomiaru stałoprądowego rezystancji skrośnej (Rs) i powierzchniowej (Rp) dokonuje się według następujących układów:

Pomiar Rs                                                                    Pomiar Rp           

Z przedstawionych schematów wynika, że rezystancja skrośna mierzona jest między elektrodami kołowymi nałożonymi z obu stron próbki, natomiast rezystancja powierzchniowa między elektrodą pierścieniową i środkową nałożoną na tę samą powierzchnię próbki. Trzecia z elektrod spełnia rolę ekranu, który powoduje, że przez miernik płynie tylko mierzony prąd (skrośny lub powierzchniowy). Znając wskazania mierników U, Is lub Ip rezystancje obliczamy ze wzorów:

lub

Inną metodą pomiaru rezystancji Rs i Rp jest metoda porównawcza, odznaczająca się większą dokładnością. Metoda ta może być realizowana układem mostkowym lub układem porównania prądów.

Układ mostkowy:

W układzie tym w stanie równowagi stwierdzonym za pomocą wskaźnika zera WZ i osiągniętym w wyniku zmian rezystancji R2 (lub R1) mierzoną rezystancję Rs obliczamy ze wzoru:

Układ porównania prądów:

W tym układzie dokonujemy dwukrotnie pomiaru prądu, przy otwartym i zamkniętym wyłączniku W2, nie zmieniając wartości napięcia zasilania U. Odpowiednie wskazania miernika prądu określone są zależnościami: I1=U/(Rs+R) oraz I2=U/RN. Z porównania otrzymujemy wzór:

W praktyce zwykle dobiera się RN<<RS wówczas stosunek prądów I2/I1 osiąga dużą wartość (np.>100), wtedy można stosować równanie przybliżone

Te dwa układy można również stosować do pomiarów rezystancji powierzchniowej po odpowiednim podłączeniu elektrod kondensatora.

W stałoprądowych metodach pomiarowych należy przed każdym pomiarem rozładować próbkę.

Do wyznaczenia przenikalności elektrycznej ew i współczynnika strat dielektrycznych tgd stosuje się przede wszystkim układy mostkowe prądu zmiennego. Układy mostkowe umożliwiają osiągnięcie wyższych dokładności niż inne układy. Schematy typowych mostków pomiarowych:

a)mostek jednotransformatorowy;

b)mostek dwutransformatorowy;

Tabela wyników:

1)    pomiar różnych materiałów