Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь на низких частотах.

 

Образец диэлектрика с потерями может быть представлен в виде эквивалентной последовательной или параллельной схемы:

 

Независимо от выбора схемы сдвиг фазы j, ток I, напряжение U и диэлектрические потери P неизменны. Для последовательной схемы справедливы следующие соотношения:

tg d = w Cs Rs; P = I² Rs = U² w Cs tg d / ( 1 + tg² d)

 

Для параллельной схемы:

tg d = 1 / ( Rp w Cp); P = U² w Cp tg d.

При tg d << 0,1 :

Cs = Cp; Rs = Rp tg²d.

Емкость Cp в параллельной схеме обычно принимают за емкость Сx образца или изделия. Диэлектрическая проницаемость материала образца e_r может быть найдена как отношение емкости Cx при заданной конфигурации электродов и испытаемом материале в качестве диэлектрика к емкости С₀ тех же электродов без образца в вакууме:

e_r= Cx / C₀;

Величина tgd может быть определена по приведенным выше формулам.

Для определения tgd и e_r твердых материалов используют те же электроды, что и при определении удельных сопротивлений, за исключением электродов из порошка графита.

 

Методы и средства измерений емкости и tgd при низких частотах.

Применяют как прямые, так и косвенные методы. В основном используются мостовые схемы переменного тока, например:

Уравнения равновесия моста:

Cx = R1 C0 / R2; tg d = w R1 C1.

 

Определение диэлектрической проницаемости и тангенса диэлектрических потерь на высоких частотах имеет особенности, связанные с ростом влияния краевых эффектов, индуктивностью подводящих проводов и т.д. На частотах свыше 400 Гц выполняют измерения мостовым и резонансным методами.

 

Измерение температурного коэффициента емкости основано на измерении изменении частоты генератора при изменении температуры образца, включенного в качестве частотозадающей емкости.