介电常数的测定By金秀儒物理三班Pb05206218实验题目：介电常数的测定5－学号：pb05206218姓名：金秀儒实验目的：了解多种测量介电常数的方法及其特点和适用范围，掌握替代法，比较法和谐振法测固体电介质介电常数的原理和方法，测量压电陶瓷的介电常数。实验仪器：信号源、多用表、电容箱、交流电阻箱、压电陶瓷、电感器、导线。实验原理：介质材料的介电常数一般采用相对介电常数εr来表示，通常采用测量样品的电容量，经过计算求出εr，它们满足如下关系：式中ε为绝对介电常数，ε0为真空介电常数，，S为样品的有效面积，d为样品的厚度，C为被测样品的电容量，通常取频率为1kHz时的电容量C。一、替代法当实验室无专用测量电容的仪器，但有标准可变电容箱或标准可变电容器时，可采用替代法设计一简易的电容测试仪来测量电容。这种方法的优点是对仪器的要求不高，由于引线参数可以抵消，故测量精度只取决于标准可变电容箱或标准可变电容器读数的精度。若待测电容与标准可变电容的损耗相差不大，则该方法具有较高的测量精度。替代法参考电路如图2.2.6-1(a)所示，将待测电容Cx（图中Rx是待测电容的介电损耗电阻），限流电阻R0(取1kΩ)、安培计与信号源组成一简单串联电路。合上开关K1，调节信号源的频率和电压及限流电阻R0，使安培计的读数在毫安范围恒定（并保持仪器最高的有效位数），记录读数Ix。将开关K2打到B点，让标准电容箱Cs和交流电阻箱Rs替代Cx调节Cs和Rs值，使Is接近Ix。多次变换开关K2的位置(A,B位)，反复调节Cs和Rs，使is=ix。假定Cx上的介电损耗电阻Rx与标准电容箱的介电损耗电阻Rs相接近（rx=rs），则有cx=cs。图2.2.6-1(a)图2.2.6-1(b)PAGEII另一种参考电路如图2.2.6-1(b)所示，将标准电容箱Cs调到极小值，双刀双掷开关K2扳到AA’，测量Cx上的电压Vx值；再将K2扳到BB’，调节Cs让Cs上的电压VS接近Vx。将开关K2来回扳到AA’和BB’位，不断调节Cs和Rs值，使伏特计上的读数不变，即vs=vx，若rx=rs，则有cx=cs。二、比较法当待测的电容量较小时，用替代法测量，标准可变电容箱的有效位数损失太大，可采用比较法。此时电路引入的参量少，测量精度与标准电容箱的精度密切相关，考虑到Cs和Rs均是十进制旋钮调节，故无法真正调到vs=vx，所以用比较法只能部分修正电压差带来的误差。比较法的参考电路如图2.2.6-2所示，假定Cs上的Rx与Rs接近（rs=rx），则测量Cx和Cs上的电压比Vs/Vx即可求得Cx：Cx=cs*vs/vx（此时Vs可以不等于Vx）三、谐振法谐...
