介質(zhì)在外加電場時會產(chǎn)生感應電荷而削弱電場,介質(zhì)中的電場減小與原外加電場(真空中)的比值即為相對介電常數(shù)(relative permittivity或dielectric constant),又稱誘電率,與頻率相關。介電常數(shù)是相對介電常數(shù)與真空中絕對介電常數(shù)乘積。如果有高介電常數(shù)的材料放在電場中,電場的強度會在電介質(zhì)內(nèi)有可觀的下降。理想導體的相對介電常數(shù)為無窮大。
根據(jù)物質(zhì)的介電常數(shù)可以判別高分子材料的極性大小。通常,相對介電常數(shù)大于3.6的物質(zhì)為極性物質(zhì);相對介電常數(shù)在2.8~3.6范圍內(nèi)的物質(zhì)為弱極性物質(zhì);相對介電常數(shù)小于2.8為非極性物質(zhì)。
實驗原理:
形狀大小都相同的兩組平行板電容器A和B,A的兩電極之間為真空,B的兩電極之間用材料填滿,他們的電容值比C/C0即為材料的相對介電常數(shù)εr。可見電容器之間填滿了介質(zhì)后,它的電容量增大εr倍,據(jù)此原理可測量材料的相對介電常數(shù)εr,此方法成為電容法測量介電常數(shù)。
將材料片壓至平行板電容器兩電極板之間,此時的電容為:
其中D為小圓形電極的直徑;H為織物的厚度;ε0為真空中介電常數(shù),其值為8.85*10的-12次方F/m;εr為待測織物相對介電常數(shù),是個純數(shù)
當C用pF,D和H用cm做單位時,則:
實驗儀器:
實驗內(nèi)容:
使用介電常數(shù)測量儀器完成電容的測量,同時讀出游標卡尺的讀數(shù),記錄厚度數(shù)據(jù)。儀器使用之前將兩個電極線相互遠離,長按調(diào)零按鈕進行調(diào)零。將材料圓片固定好之后就可以進行電容的讀數(shù)了,同時在游標卡尺上讀出數(shù)據(jù)(需要考慮零點誤差,即加上儀器旋到底的示數(shù))之后使用游標卡尺測量出圓片的直徑,并記錄數(shù)據(jù)。
以上數(shù)據(jù)每種材料各測出六次,分別求出C、H、D的不確定度uc、uh、ud,之后測出介電常數(shù)εr及其不確定度uεr。
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