电学实验.ppt

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材料电学性能综合实验负责教师：

韩春华李丽一、实验报告的书写要求二、实验目的及实验原理三、实验使用仪器四、实验数据的记录五、实验数据的处理和分析六、实验报告的提交一、实验报告的书写要求1、预习报告（20%）材料绝缘电阻、材料介电系数和介质损耗正切以及材料的阻温特性曲线三个实验的实验目的、实验原理、实验仪器和实验操作步骤（要求简洁明了，有电路的原理图）。

2、实验过程（30%）积极主动使用实验仪器，认真记录得到的实验数据，数据要求真实可靠，要求三个测试的实验数据都书写在此部分。

3、实验报告（50%）对所得实验数据进行分析处理，运用到最终的计算公式要表达出来，然后对实验数据进行归纳和总结，分析实验中的影响因素二、实验目的及实验原理1.了解绝缘材料的导电机理.，弄懂高阻计测量材料电阻率的基本原理.，掌握常温下用高阻计三电极系统测量材料绝缘电阻的方法。

2.探讨介质极化与介电系数、介电损耗的关系。

了解高频Q表的工作原理。

掌握室温下用高频Q表测定材料的介电系数和介电损耗角正切的方法。

3.弄清材料导电率随温度变化的机理，掌握材料阻温曲线的测绘方法。

实验目的：

实验原理实验原理1.绝缘电阻的测定原理物体之所以导电是由于内部存在的各种载流子在电场作用下沿电场方向移动的结果。

固体介质的电导分为两种类型：

即离子电导和电子电导。

对于一般材料，特别是用作绝缘材料的固体介质，正常条件下的主要作用是离子电导，而当温度和电场强度增加时，电子电导的作用会增大。

衡量材料导电难易程度的物理量为电阻率（）或电导率（）。

一般电阻率小于102欧姆米的固体材料称为导体；电阻率大于1012欧姆米的的固体材料称为绝缘体；电阻率介于两者之间的材料称为半导体。

绝缘电阻与体电阻、表面电阻的关系绝缘电阻与体电阻、表面电阻的关系其中,Rv表示试样体积电阻，Rs表示试样的表面电阻。

高阻计法测量的基本电路示意图高阻计法测量的基本电路示意图2、介电系数和介质损耗正切的测定原理按照物质电结构的观点，任何物质都是由不同性的电荷构成，而在电介质中存在原子、分子和离子等。

当固体电介质置于电场中后，固有偶极子和感应偶极子会沿电场方向排列，结果使电介质表面产生等量异号的电荷，即整个介质显示出一定的极性，这个过程称为极化。

极化过程可分为位移极化、转向极化、空间电荷极化以及热离子极化。

对于不同的材料、温度和频率，各种极化过程的影响不同。

介电系数的一般定义为：

电容器两极板间充满均匀绝缘介质后的电容量，与不存在介质时（即真空）的电容量相比所增加的倍数。

其数学表达式为：

Cx=Ca0介质损耗是指电介质材料在外电场作用下发热而损耗的那部分能量。

如图所示，由于介质电容器存在损耗，因此通过介质电容器的电流向量，并不超前电压向量的，而是（）角度。

其中，称为介质损耗角。

如果把具有损耗的介质电容器等效为电容器与损耗电阻的并联电路，如图所示，则可得：

表示材料在一周期内热功率损耗与储存之比，是衡量材料损耗程度的物理量。

QQ表的测量回路是一个简单的表的测量回路是一个简单的RLCRLC回路，如图所示。

回路，如图所示。

当回路两端加上电压当回路两端加上电压VV后，电容器后，电容器CC的两端电压为的两端电压为VVCC，调节，调节电容器电容器CC使回路谐振后，回路的品质因数使回路谐振后，回路的品质因数QQ就可用下式表示：

就可用下式表示：

式中：

式中：

RR代表回路电阻；代表回路电阻；LL代表回路电感；代表回路电感；CC代表回路电容。

代表回路电容。

由上式可知，当输入电压由上式可知，当输入电压VV不变时，则不变时，则QQ与与VVCC成正比。

成正比。

因此在一定输入电压下，因此在一定输入电压下，VVCC值可直接标示为值可直接标示为QQ值。

值。

QQ表即根表即根据这一原理来制造据这一原理来制造。

33、阻温曲线的测试原理、阻温曲线的测试原理三、实验使用仪器测定绝缘电阻的方法主要有电压表电流表法（测量109欧姆以下的绝缘电阻）、检流计法（1012欧姆以下）、电桥法（1015欧姆以下）以及高阻计法。

其中高阻计测量的阻值较高，测量范围较广，而且操作方便。

本实验采用高阻计测量绝缘电阻。

通常测量材料介电系数和介电损耗角正切的方法有两种：

通常测量材料介电系数和介电损耗角正切的方法有两种：

交流电桥法和交流电桥法和QQ表测量法。

其中表测量法。

其中QQ表测量法在测量时由于操表测量法在测量时由于操作与计算比较简便而广泛采用。

本实验介绍这种测量方法作与计算比较简便而广泛采用。

本实验介绍这种测量方法。

RTRT电阻温度特性测定仪电阻温度特性测定仪绝缘电阻测试数据四、实验数据记录四、实验数据记录介电系数和介质损耗正切阻温特性曲线测试数据五、实验数据处理（实验报告部分）五、实验数据处理（实验报告部分）绝缘电阻介电系数和介质损耗正切介电系数和介质损耗正切阻温特性曲线阻温特性曲线影响因素影响因素分析分析根据实验结果对每个项目的影响因素进行综合分析和评价，并对所测试材料的性质作出评判，对课后的思考题进行认真理解，并结合自己试验过程中的实际情况给出参与本次实验的心得和体会。

六、报告提交实验完成3天后提交实验报告，以组为单位，由组长收齐并按按照学号的先后排放整齐，交到韩老师处。