Vlastnosti dielektrik

Mgr. Martin Tomáš

Dielektrické konstanta

- dielektrická konstanta závisí na intenzitě elektrického pole a časovém průběhu této veličiny

- dielektrická konstanta závisí i na dalších faktorech – teplota, tlak, koncentrace, struktura materiálu apod.

- úkolem dielektrických měření je vyšetření těchto závislostí

Teplotní závislost dielektrické konstanty

- při rozdílných teplotách se částice v dielektriku chovají odlišně

- můžeme pozorovat pokles či nárůst dielektrické konstanty

- některé materiály v určitých teplotních intervalech vykazují pouze slabou závislost dielektrické konstanty

Teplotní závislost dielektrické konstanty – kompozitní dielektrika

- kompozitní dielektrika – materiály složené z několika složek

- vodivá složka – práškový kov (zinek, chrom, pentakarbonylové železo)

- nevodivá složka – bezbarvý lak

Teplotní závislost dielektrické konstanty – kompozitní dielektrika

Výroba kompozitního dielektrika

- vytvoření směsi bezbarvého laku a práškového kovu ve vhodné nádobě (50 g bezbarvého laku a 17 g práškového kovu)

- zatuhnutí vzorku (cca 3 dny)

- vyjmutí vzorku z nádoby a vytvoření válcového tvaru

Vzorek chromového kompozitu

Teplotní závislost dielektrické konstanty – kompozitní dielektrika

- na vytvarovaný vzorek umístíme polepy (elektrody) z alobalu

- z polepů vyvedeme vodiče o vhodné délce

- tím je vytvořen jednoduchý kondenzátor vyplněný kompozitním dielektrikem

- změříme rozměry kondenzátoru (plochu podstav válce a výšku válce) a určíme jeho kapacitu bez dielektrika

Teplotní závislost dielektrické konstanty – kompozitní dielektrika

- teplotní závislost můžeme měřit pomocí univerzálního LCR – metru ELC – 131D, digitálního teploměru a magnetické míchačky

- do kádinky nalijeme silikonový olej, který začneme pomocí magnetické míchačky mírně zahřívat

- ve vhodných teplotních intervalech měříme kapacitu kondenzátoru vyplněného kompozitem

Teplotní závislost dielektrické konstanty – kompozitní dielektrika

magnetická míchačka

vzorek

teploměr

silikonový olej

Teplotní závislost dielektrické konstanty – kompozitní dielektrika

- dielektrickou konstantu vzorku určíme z podílu naměřené kapacity a kapacity kondenzátoru bez dielektrika

,

kde C0 je kapacita kondenzátoru bez dielektrika a Cx je kapacita téhož kondenzátoru vyplněného kompozitním dielektrikem.

0r

x

C

C

Teplotní závislost dielektrické konstanty

Chrom

0

2

4

6

8

10

12

14

0 20 40 60 80 100 120 140

Teplota [°C]

Die

lekt

rick

á ko

nst

anta

Bezbarvý lak

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 20 40 60 80 100 120 140

Teplota [°C]

Die

lek

tric

ká

ko

ns

tna

nta

Přírůstek dielektrické konstanty způsobený kovovou složkou kompozitního dielektrika

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 20 40 60 80 100 120 140

Teplota [°C]

Die

lekt

rick

á ko

nst

anta