介電常數及介質損耗與頻率的關系

介電常數及損耗與頻率的關系

一、實驗目的

了解幾種介質材料的介電系數(ε)和介質損耗角正切(tagδ) 的頻率特性；了解電容介質材料在各種頻率范圍內的測量方法和熟悉Q表的使用；了解接線的長短對介電系數和損耗角正切測量準確度的影響。

二、實驗原理

1、Q表簡介及其工作原理  Q表是利用諧振效應來測量電路參數的多用途測量儀器。它能測量電感或諧振回路的Q值、電感器的電感量及其分布電容量、電容器的電容量和損耗角、電工材料的高頻介質損耗、高頻回路的有效并聯及串聯電阻、傳銅線的特征阻抗等。2、用諧振法來測量試品的電容Cp是根據諧振回路的諧振條件來求得的。測量時要調諧兩次，先是不接試樣，諧振條件為:    

 然后接入試品，調節可調電容使回路出現諧振，即C的兩端電壓達到最大，這時諧振條件為：

試品的電容Cp可從接和不接試品兩次諧振時，調諧電容C的變化量ΔC來求得。 

三、實驗內容

選擇合適頻率一定厚度一定的電感測量它在不同接線下的電容變化、電感變化。

四、實驗步驟

①選一個適當的諧振電感接到儀器上方的接線柱“LX"的兩端；②利用儀器左上角偏下的頻率增減按鈕和儀器中部偏左下方的頻率調諧數碼開關（細調）調節信號源的頻率（本實驗頻率與諧振電感一一對應）③將儀器右上角左邊的微調電容旋鈕調至零，右邊的主調電容器旋鈕調到最大值附近。調節主調電容器旋鈕，緩慢減小電容值，使測試回路諧振（此時儀器中部的Q值調諧指示指針讀數最大），令此時的電容值為C1（讀數見主調諧旋鈕上方的C、L指示表），令諧振器Q的讀數為Q1（讀數見儀器中上方的Q值數碼管）；如果被測電容是小數值的，C1應該調到較小電容值附近，以便達到盡可能高的分辨率；④將被測電容器接在儀器頂端的接線柱“CX"兩端，調節主調電容器旋鈕，使測試回路再次諧振。令新的調諧電容值為C2和指示Q值為Q2。⑤將第④步的接線改變為兩根，調節主調電容器旋鈕，使測試回路再次諧振。令新的調諧電容值為C2和指示Q值為Q2。反復此步驟將接線接到四根為止。

⑥將第⑤步的電感型號換一下繼續按照第⑤步測量一組數據作為對比。

五、數據記錄及處理

計算公式：

1、被測電容器的電容值：

2、圓形介質的介電系數：

其中h為電極厚度，D為電極直徑3、損耗角正切：

D=50mm   h=2.205mm

六、實驗結果總結

   由以上數據處理可以看到當導線條數的增加對測量結果影響顯著，首先它的介電損耗隨著導線數增加而增加，測量的電感量也增大，同時它的介電系數也增加。從而導線長短對測量結果顯著影響，從而應該適當減小導線長度來減少實驗誤差。