介電常數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院《電磁場(chǎng)與電磁波實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告》設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量介電常數(shù)年級(jí)專業(yè)姓名學(xué)號(hào)2011通信工程2013年10月10日實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)題目：介電常數(shù)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨殡姵?shù)的相關(guān)知識(shí)和其相關(guān)應(yīng)用。掌握測(cè)量介電常數(shù)的相關(guān)原理與測(cè)量方法。熟悉掌握課本知識(shí)，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。實(shí)驗(yàn)要求：自己根據(jù)課本所學(xué)知識(shí)，應(yīng)用學(xué)過知識(shí)自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量介電常數(shù)。實(shí)驗(yàn)原理：介質(zhì)在外加電場(chǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電荷而削弱電場(chǎng)，介質(zhì)中電場(chǎng)與原外加電場(chǎng)(真空中)的比值即為相對(duì)介電常數(shù)(permittivity,不規(guī)范稱dieIectricconstant),又稱誘電率，與頻率相關(guān)。介電常數(shù)是相對(duì)介電常數(shù)與真空中絕對(duì)介電常數(shù)來積。如果有高介電常數(shù)的材料放在電場(chǎng)中，場(chǎng)的強(qiáng)度會(huì)在電介質(zhì)內(nèi)有可觀的下降。電偶極矩(electricdipolemoment)衡量正電荷分布與負(fù)電荷分布的分離狀況，即電荷系統(tǒng)的整體極性。對(duì)于分別帶有正電量+g、負(fù)電量一g的兩個(gè)點(diǎn)電荷的簡(jiǎn)單案例，電偶極矩p為：p=qd其中，d是從負(fù)電荷位置指至正電荷位置的位移矢量。電位移矢量：電場(chǎng)強(qiáng)度等于自由電荷和極化電荷的疊加，《0為介電常數(shù)，移項(xiàng)得：V?[q)E(r)+P(r)]=p括號(hào)中項(xiàng)只與電荷密度有關(guān)，因此將括號(hào)中項(xiàng)稱為電位移矢量，即：D二印E+P(印為真空介電常數(shù)，9為此電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)；P為電極化強(qiáng)度；國(guó)際單位制(SI)中單位：C/m2)萬=戶電場(chǎng)強(qiáng)度：電場(chǎng)強(qiáng)度是用來表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的物理量。實(shí)驗(yàn)表明，在電場(chǎng)中某一點(diǎn)，試探點(diǎn)電荷(正電荷)在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力與其所帶電荷的比值是一個(gè)與試探點(diǎn)電荷無關(guān)的量。(F=qE)F為電場(chǎng)力。所以電場(chǎng)強(qiáng)度表示為:e=M4芯廠電偶極矩與電位移矢量以及電場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系為:P=D-s.E即：（仙=絲一冬4x廣4花廣實(shí)驗(yàn)步驟：即：在需要測(cè)量其介電常數(shù)的均勻介質(zhì)中放入兩個(gè)等量異性的正負(fù)電荷元，+q和-q。多放置幾次帶不同電荷的電荷元。測(cè)量這兩個(gè)電荷元之間的距離d。多次測(cè)量求平均值。連同均勻介質(zhì)和兩個(gè)電荷元一起，保持其相對(duì)位置不變，把他們一起放入充滿Q電荷的一個(gè)電場(chǎng)中，測(cè)量介質(zhì)連同兩個(gè)電荷元距離電場(chǎng)中電荷Q的距離r。測(cè)量多次取平均值。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):次數(shù)123456均值+q_qd1rQ1數(shù)據(jù)處理：對(duì)每一組進(jìn)行如下處理，分別求出相應(yīng)的D,P,EoD=-^vP=qdE=-^4汗廣4花廣

計(jì)算結(jié)果填入下表:次數(shù)123456平均DPE計(jì)算介質(zhì)的介電常數(shù)￡各次測(cè)量值計(jì)算的￡填入下表并取平均值次數(shù)123456平均實(shí)驗(yàn)分析：不同介質(zhì)的介電常數(shù)不同，選擇合適的測(cè)量方法測(cè)得特定介質(zhì)的介電常數(shù)對(duì)我們了解介電常數(shù)本質(zhì)，掌握材料電特性，以及對(duì)材料的相關(guān)應(yīng)用分析至關(guān)重要。實(shí)驗(yàn)中放入介質(zhì)中的電荷元可以用測(cè)出，電場(chǎng)包圍的電荷量Q也可以應(yīng)用相關(guān)方法測(cè)量出來。實(shí)驗(yàn)中d和r的測(cè)量是實(shí)驗(yàn)中難度相對(duì)較大的部分，應(yīng)該多次測(cè)量取平均值進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來自測(cè)量誤差，即d和r的測(cè)量誤差。實(shí)驗(yàn)感想：這次是自己運(yùn)用課本上學(xué)過的相關(guān)知識(shí)