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电介质介电常数的测量

Dielectric Constant · Capacitance Method

平行板电极间放入 / 取出 PET 薄片,螺旋测微器读数+LCR 电桥测电容,最小二乘法求固体 εr 与空气 ε0

一、测微装置模拟与读数

在图中左右拖动(拧动)微分筒(测微套筒),或用步进按钮,调节上、下极板的间距 D(微分筒每转一周 = 0.5 mm),从螺旋测微器读数窗读出 D,同时读取 LCR 数字电桥显示的电容。按「放入样品 / 取出样品」可将 PET 薄片放进或移出极板之间;两次测量必须保持同一间距 D,以消除边界电容与分布电容的影响。

—
PET 样品未放入
螺旋测微器读数窗(上:主尺,最小分度 0.5 mm;下:微分筒,每格 0.01 mm,估读到 0.001 mm)
主尺读数 a
—
mm(含半毫米刻线)
微分筒读数 b
—
格(50 格 = 0.5 mm)
极板间距 D
—
mm(三位小数)
电容 C
—
pF(三位小数)
DF2826 LCRC SERIES
—
SER·1kHzpF
LCR 数字电桥示值(示值稳定后记录)
间距减小 ← → 增大

二、样品与电极参数

样品直径用游标卡尺、厚度用螺旋测微器分别测量;电极直径由仪器给出。参数测一次即可,三次重复测量共用。

电极面积 S₀ = πφ²/4 = —, 样品面积 S = πd²/4 = —

三、固体电介质的介电常数(表一)

调节间距至约 1.3 倍样品厚度,先在空气介质下按「记录」得该次的 D 与 C₁;保持间距不变放入样品后再按「记录」得 C₂。共测 3 次,每次可稍改间距。C₀、C串 与 εᵣ 自动计算。

次数D / mmC₁ / pF
(空气)
C₂ / pF
(放样品)
C₀ / pFC串 / pFεᵣ
1 — — —
2 — — —
3 — — —
平均——— ———

四、空气的介电常数与分布电容(表二)

取出样品,将极板间距从 1.000 mm 开始每次增大 0.100 mm 直到 1.900 mm,逐点记录对应的电容 C(把间距调到表中数值后按第一部分的「记录电容(表二)」)。对 C = C分+ε₀S₀/D 即 C = A+BX(X = 1/D)作最小二乘拟合。

序号D / mmC / pFX = 1/D / mm⁻¹
11.0001.0000
21.1000.9091
31.2000.8333
41.3000.7692
51.4000.7143
61.5000.6667
71.6000.6250
81.7000.5882
91.8000.5556
101.9000.5263