To tylko jedna z 4 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
I. Wstęp teoretyczny
1. Dielektryki to ośrodki materialne, dla których liczba swobodnych ładunków elektrycznych jest znikomo mała i które w odróżnieniu od przewodników nie przewodzą prądu. W przyrodzie nie ma doskonałych izolatorów, ale zdolność izolacyjna kwarcu jest około 1025 razy większa niż miedzi. Dlatego też w wielu praktycznych zagadnieniach pewne materiały zachowują się tak, jakby były doskonałymi izolatorami. Cząsteczki niektórych dielektryków, np. wody maja trwałe momenty dipolowe. Umieszczone w polu elektrycznym cząsteczki, niezależnie od tego czy mają trwały moment dipolowy, czy też nie, mogą uzyskać moment dipolowy przez indukcję, który istnieje tylko w obecności pola elektrycznego i dąży on do rozerwania cząstki. Jest on proporcjonalny do natężenia pola elektrycznego i wzrasta liniowo z natężeniem tego pola. Jeśli dielektryk umieszczony jest w zewnętrznym polu elektrycznym to na jego powierzchniach pojawiają się wyindukowane ładunki, na jednej dodatnie na drugiej ujemne.
2. Natężenie pola elektrycznego E jest to stosunek siły działającej na ładunek próbny q0, umieszczony w badanym polu do wartości tego ładunku.
To ile razy zmienia się wartość natężenia pola w dielektryku w porównaniu z próżnią możemy łatwo obliczyć dla przypadku pola elektrycznego E, wytwarzanego przez ładunek punktowy Q. Możemy wtedy skorzystać z prawa Coulomba, które pozwala obliczyć siłę oddziaływania ładunku Q, który wytwarza badane pole, z ładunkiem próbnym q0, który to pole „sonduje”.
dlatego r - jest odległością ładunku q0 od ładunku Q
ε0=0,885*10-11 [F/m] (przenikalność elektryczna próżni) ε - przenikalność elektryczna badanej substancji
Przyjęto, że dla próżni ε=1. Dla innych dielektryków ε1, a więc natężenie pola elektrycznego w dielektrykach jest ε razy mniejsze niż w próżni.
Pomiar ε polega na porównaniu pojemności elektrycznej C kondensatora wypełnionego badaną substancją, z pojemnością C0 tego samego kondensatora „wypełnionego” próżnią:
Do pomiaru obu pojemności można użyć specjalne mostki pojemnościowe, albo też zastosować tzw. techniczną metodę pomiaru oporu elektrycznego.
Cząstki wody charakteryzują się dużą wartością momentu dipolowego μ0=1,8debaja, zaś wartość jej przenikalności elektrycznej ε w stanie ciekłym wynosi ok. 80, a w stanie stałym tylko ok. 3. Dzieje się tak dlatego, że w stanie ciekłym cząsteczki wody ulegają polaryzacji orientacyjnej, natomiast w stanie stałym, czyli w kryształkach lodu nie mogą się one obracać tak jak w wodzie. Pod wpływam pola elektrycznego następują w lodzie jedynie niewielkie przesuniecie jonów dodatnich H
(…)
… zewnętrznej kondensatora, a nie wody, cykl chłodzenia musi być prowadzony stosunkowo wolno (przez czas ok. 1 godziny) tak aby ustawiła się równowaga termodynamiczna. Pomiary wykonujemy w przedziale temperatur od pokojowej do -60C. Wyznaczamy wartość Cx, a następnie wyznaczamy zależność przenikalności elektrycznej wody ε od temperatury i sporządzamy wykres. Na wykresie oznaczamy błąd pomiaru.
II. Przebieg…
… z wydzielanym przy przemianie fazowej ciepłem woda uległa ponownemu niewielkiemu ogrzaniu do ok. 0,5 C 0. Podczas tego procesu przenikalność elektryczna wyraźnie zmalała. Następnie obserwujemy stały spadek temperatury wody a właściwie już lodu przy równoczesnym niewielkim spadku przenikalności elektrycznej. Wnioskiem, który można ponadto wyciągnąć z wykresu jest to, że przenikalność elektryczna wody…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)