關于電介質材料的介電常數(shù)及損耗的頻率特性〈一〉實驗目的〈二〉實驗儀器〈三〉實驗原理〈四〉操作步驟〈五〉數(shù)據(jù)處理第2頁,共10頁，2024年2月25日，星期天〈一〉實驗目的1．熟練掌握MODELTH2816型寬頻LCR數(shù)字電橋的使用；2．測量幾種介質材料的介電常數(shù)和介質損耗角正切（tan

）與頻率的關系，從而了解它們的、tan

的頻率特性。第3頁,共10頁，2024年2月25日，星期天〈二〉實驗儀器

TH2816型寬頻LCR數(shù)字電橋、樣品第4頁,共10頁，2024年2月25日，星期天〈三〉實驗原理介電常數(shù)，又稱電容率，是電位移D與電場強度E之比=D/E，其單位為F/m，真空的介電常數(shù)F/m，而相對介電常數(shù)為同一尺寸的電容器中充入電介質時的電容和不充入電介質時真空下的電容之比。介電常數(shù)小的電介質，其分子為非極性或弱極性結構，介電常數(shù)大的電介質，其分子為極性或強極性結構。在交變電場作用下，電介質的介電常數(shù)為復數(shù)，復介電常數(shù)的實部與上述介電常數(shù)的意義是一致的，而虛部表示損耗。介質的介電損耗是指由于導電或交變電場中極化弛豫過程在電介質中引起的功率損耗。這一功率損耗是通過熱耗散把電場的電能消耗掉的結果。第5頁,共10頁，2024年2月25日，星期天電介質的介電損耗一般用損耗角正切tan

表示，并定義為：。在直流電場下，電介質內只有泄漏電流所產生的電導損耗；但在交變電場中，除電導損耗外還存在著各種形式的極化所產生的損耗，即松弛極化損耗。此時，復介電常數(shù)的虛部與實部的比值，即為介電損耗值，即，又稱介質損耗因數(shù)。δ是電介質的電位移D由于極化弛豫而落后電場E的一個相位角。由于介質的各種極化機構在不同的頻率范圍有不同的響應和不同頻率下產生不同的電導率，所以介質的介電常數(shù)和介電損耗都是隨頻率的變化而變化。如不考慮邊緣效應，平板試樣的電容量可用下式表示：(1)式中s——電極的面積，米2；d——介質的厚度，米；εr——介質材料的相對介電常數(shù)。第6頁,共10頁，2024年2月25日，星期天將ε0的值代入（1）式，得到：

由此得如果電極呈圓形，當其直徑為D米時，介電常數(shù)的計算公式如下：其所用單位d——米，Ｃ—pF,D——米。第7頁,共10頁，2024年2月25日，星期天〈四〉操作步驟（1）接通電源，電橋開始自檢。自檢結束后，面板顯示：顯示A：C（電容）顯示B：D（即損耗tan

）顯示C：F（顯示：1.00kHz）速度：慢（40msA/D積分時間）讀數(shù)：直讀等效：串聯(lián)偏置：OFF方式：連續(xù)量程：自動打?。篛FF（2）使用按鍵[顯示A]、[顯示B]在LCR上選擇測試參數(shù)；如果需要測量的是電容C和損耗tan

，則不需要另外選擇。等待儀器穩(wěn)定20分鐘后，對儀器進行清“0”；

第8頁,共10頁，2024年2月25日，星期天（3）將被測圓形陶瓷片接在測試夾具上，并將樣品由測試架引出的兩極接入LCR數(shù)字電橋。（4）選擇合適的等效方式：按“等效”鍵即可選擇串、并聯(lián)或自動等效方式（即將被測器件看作是串聯(lián)或并聯(lián)的等效方式），當選擇“自動”時，儀器將自動選擇。（5）選擇不同的測量頻率，測出不同頻率下的電容C和損耗tgδ的值。（可設置的頻率范圍為：20Hz—150kHz）（6）再分別將內偏調到5V,1