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1、-电介质物理实验指导书目 录实验一 电解电容漏电流及容量与耗损角正切的温度特性测试1一、 实验目的1二、 实验仪器1三、 实验原理1四、实验步骤2五、实验要求3实验二 电介质材料击穿测试与分析4一、实验目的4二实验仪器4三实验原理4四实验方法4五根本实验步骤5六. 考前须知6实验三 电介质材料介电系数和损耗角正切的频率特性测试7一、实验目的7二、实验仪器7三、实验原理7四、实验步骤9五、实验要求9实验四 电介质介电常数和损耗角正切的温度特性测试11一、实验目的11二、实验原理11三、实验仪器和材料14四、实验步骤14五、实验要求15实验五 电介质导电特性测试16一、实验目的16二、实验仪器16
2、三、实验要求16. z-实验一电解电容漏电流及容量与耗损角正切的温度特性测试预习报告一、 实验目的 1、掌握大容量电解电容器的测量方法。 2、掌握电解电容漏电流的测量方法 3、学习本实验所用仪器的使用和工作原理。 4、了解电解电容器的容量、耗损角正切随温度的变化特征。二、 实验仪器 1、YY2617大电容数字测量仪 2、DF2686电解电容泄漏电流测试仪 3、电解电容量4700F。三、 实验原理图1 大容量测试仪工作原理图电解电容器的部构造与其他类型的电容器相比有明显的不同，其阳极是生成氧化膜的金属，而这层极薄的氧化膜是电解电容的介质，而另一极则并非金属，而是所谓的“电解质 ，它可以为液体，也
3、可以是糊状，凝胶或固体。此种构造特征决定了这类电容器的性能有其独特之处体积小，电容量大，在电子线路中占有重要地位。但也要成认正是这种特性的构造，使它的漏电流极大，可达1mA以上，相应的绝缘电阻缺乏1M，因此损耗角的正切较大，而且电容量的稳定性差，具体表现之一为损耗角正切和容量随温度的变化而变化，所以在使用上受到一定的限制，只有了解和掌握了这些特点，才能进一步改良和开展电解电容器。本实验所要测量的是电解电容器的漏电流随温度的变化。电解电容器的容量、损耗是由YY2617大电容数字测量仪测量。YY2617大电容数字测量仪的测量方法为电流电压法，可以同时测量电容器的等效串联电路的容量和损耗。当恒定的电
4、流流经被测电容器C*和等效串联电阻R*时，产生的电压降经放大检波器检波后，容量指示由虚数局部的倒数经由显示。当工作于分选态时，由相应的门限设定原件及电压比拟器完成，其结果由LED分别示出。图2文氏桥振荡器产生的交流信号经功率放大后，通过恒流电阻R0产生稳恒电流，在其被测电容器C*和等效串联电阻R*上的电也降经放大器放大后分别送至检波器和乘法器，检波器的参考信号由信号源放大整形后获得，检波器其输出为被测电容器的实数局部，放大器K2和C1、R1组成90。移相电路，其输出至乘法器M1，乘法器M1的输出为A/D变换器的基准电压，分别送入两个A/D变换器由显示出容量值和损耗值。漏电流可直接从DF2686
5、电解电容泄漏电流测试仪上读出测量原理如图二所示，仪表上的读即为该电容器的漏电流。四、实验要求1、测量不同电压的漏电流，列表并做出曲线；2、 测量不同温度下的、，列表并做出，曲线；3、 分析数据，完成实验报告。实验报告一、实验步骤1.漏电流的测量1首先检查漏电流测试仪与测试架接线是否正确：测试架的三根接线红、黑、灰按照由左至右的顺序，依次接到DF2686电解电容泄漏电流测试仪上。即测试架的红线接左边的红接线柱，测试架的黑线接中间的黑接线柱，试架的灰线接右边的红接线柱；2检查各个旋钮的位置电压调节钮应置于零位置，自动/手动选择置于手动，电流量程置于最大，电流调节置于中间位置；3以上检查均正确前方可
6、接通电源，充电电压依次选择0，5，10，50V，选择电压后，将被测电容器插入测试架的充电位置，即可对电容器充电，30s前方再将被测电容器插入测试架的测试位置，测量漏电流，逐渐减小电流量程，两分钟后在电流表上读出相应的电容器漏电流 ，一旦测试完将被测电容器插入测试架的放电位置，两分钟后进展下一次测量，记录所测的电压与对应的漏电流。2、电解电容器的容量,损耗角正切测量1首先YY2617大容量测试仪与测试架接线是否正确：测试架有三组接线红、兰、黑。测试架的两根红线接分别接到VH、IH线柱，两根兰线接分别接到VL、IL线柱，测试架的黑线接地。将夹具盒接线柱按注明符号插入仪器相应的插孔；2接上YY261
7、7电源，翻开电源开关，指示灯亮，选择恰当的量程，预热10分钟前方可进展；3翻开直流电源,电炉通电，对待测样品加热；4利用温度计测量待测样品温度T的变化，同时记录在不同温度下的、tg的具体数据本实验从30开场测量，直到100为止，每隔5记录一组数据，YY2617大容量测试仪的读数D为。5关闭直流电源及YY2617大容量测试仪的电源开关，实验完毕。二、实验数据及分析实验二 电介质材料击穿测试与分析预习报告一、实验目的1. 掌握耐压测试仪的使用方法；2. 电子元件、介质材料的耐压和击穿实验的根本方法。二实验仪器CY2671万能击穿装置，介质测量夹具，纸介或其它介质材料。三实验原理通常情况下介质材料是
8、绝缘体，其中总是回含少量的杂质或缺陷，这些杂质或缺陷平常释放的电子很少，当外界的所加的电场较小时，电介质的电子电流很微弱，保持其绝缘性。而当所加电场很强且超过*一临界值时，这些少量的电子被加速，一较大的能量动能形式撞击介质中比的电子或离子，使其离化出电子，被离化出的电子被加速，又去撞击别的电子或离子，进一步离化出新的电子，形成雪崩效应，使电介质中的电流急剧 增大，这即是电介质击穿的大致形式。击穿实验是在一定条件下逐步提高加在式样上的电压，直到式样发生击穿破坏了为止，实验手段，根据实验测得击穿电压对元件或击穿场强对材料，作为研究介质材料性能，评定其性能的重要参数，也是对元件构造设计的重要依据。击
9、穿一般分为直流电压击穿和交流电压击穿两种，每种又以三种升压法进展：连续升压法，逐级升压法和温度升压法。连续升压法：按一定的升压速度连续调节加在样品上的电压直到样品击穿为止。连续升值法：先一连续升压法的速度连续调节加到式样上的击穿电压数值的50%，然后分级每隔一分钟升压一次升压速度尽可能快，不超过10S，升压值为标称电压的10%，直到击穿为止，最后一级电压称为击穿电压。慢速升压法：是以连续升压速度调节加在样品上的电压直到标称电压的50%，然后以慢速升压仍为匀速直到击穿。同一种介质材料，交流电压下测得的击穿电压较低，直流电压下所测得的击穿电压较高，脉冲电压下所测得的击穿电压最高。同一种介质，以连续
10、升压，逐级加压和慢速升压法分别测得击穿电压依次降低。由于击穿为破坏性实验，故我们只对介质材料进展测试。四实验方法1 连续均匀升压法升压速度：样品击穿电压kv升压速度kv/s202.02逐级升压法升压速度：样品击穿电压kv每级升压值kv25126502511005100103慢速升压法升压速度：样品击穿电压kv升压速度v/s25172650335110083100167直流(v)交流v纸介400340涤纶介5001700二：每种介质直流和交流电压下各测四次取平均值，参考击穿电压数值：三：介质材料的击穿场强Evn=U/DV/M，D为介质厚度，线介质D=0.02mm，涤纶介质D=0.04mm，试计算
11、交流电压下逐渐升压法所测得平均场强。四：对实验中出现的问题进展分析，完成实验报告实验报告一根本实验步骤1.将带手枪插头的测试线插入平安门的插孔交流输出在左，直流在右2.测试线端鳄鱼头和地线端分别接到测试样品的夹具两端，如下图。3.关好平安门，翻开电源至通位置，绿色指示灯亮。4.预热十五分钟后，将测试1校准拨动开关至“校准电压表指向满刻度，电流表应指向“1MA附近处，可用小螺丝刀调节“电流“电压字样孔的电位器使之满足。5.测试1校准向“测试确认样品已放入夹具。6.“漏电流选择，“漏电围分别为“1ma和“1ma量程至适当位置。7.“输出电压调节逆时针使劲旋到头，可听到继电器合匝声，随之绿灯熄灭，红
12、灯发亮，表示可以施加高压。8.调节“输出电压调节顺时针旋转，即有高压输出，并可在电压表中读出所加高压的数值。考前须知：1、每测一次要换一下电容纸的位置，防止测量不准。2、在进展耐压实验时，假设到达预定电流值这为击穿电压。二、实验数据及分析实验三 电介质材料介电系数和损耗角正切的频率特性测试预习报告一、实验目的1、 掌握高频Q表仪器的使用方法及工作原理。2、 掌握介质材料的介电系数和损耗角随频率变化的特征。二、实验仪器高频Q表(QBG-3B)、标准电感、测试夹具、待测样品。三、实验原理用来制造电容器的介质材料很多，有无机介质材料和有机介质材料之分，介电系数和耗损角正切是介质材料的两个重要系数，也
13、是衡量其他电容性能的根本尺度，并直接影响到产品的质量。因此，了解介质材料的性能对进一步研究新材料、新工艺，对电容的开展具有实际的意义。测量介质材料的介电系数通常是将该材料做成试样，测量其电容量，然后经过计算得到和tg的值，从电介质物理可知，一定形状和大小的试样，其电容量与材料的介电系数成正比。介质材料的介电系数可用填充介质材料的电容量与同样尺寸的真空介质材料的电容量C0之比来表示，即=C/C0对平板试样，电介质材料的介电系数可由公式求得： 其中平板试样电容C的单位为pF，A的单位为，h的单位为m。对于式样是圆形平板时，则： 1 上面的计算公式均未考虑电极边缘电场的畸变效应，否则需要修正。另外，
14、电场作用下的电介质并不是纯电容，它存在着等效的电阻，即存在着介电损耗，等效为损耗电阻。在交变电场作用下，通过介质的电流矢量之间有一定夹角，正如实验一所提到的此角即为介质损耗角。愈大，损耗分量愈大，即电容器或介质材料的损耗大，通常用介质损耗角的正切tg来表示。 本实验利用高频Q表测量试样的电容量。测试原理图如右图所示：将被测电容器或介质材料式样并联与标准可调谐电容器上。当不接式样时，选择适当频率，接入相应的标准线圈，改变调谐电容，使回路发生谐振，此时调谐电容为C1，Q值读数为Q1；接入式样时，减小调谐电容，使回路重新恢复谐振，此时调谐电容为C2，Q值为Q2。因为：, 而 , 则 所以 式中 可从图所示等值变换计算确定。因为 即 则 根据实部相等，得 所以 而 则 所以 2实验时将一个标准电容与被测样品并联，固定发生器频率，分别在接入样品和不
