Діелектр і етичні вимір ення, вимірювання величин, що характеризують властивості діелектриків в постійному і змінному електричних полях. До Д. і. відносяться вимірювання діелектричної проникності e в постійних і змінних полях, діелектричних втрат, питомої електропровідності в постійному електричному полі, електричній міцності.

У разі твердих діелектриків Д. і. часто зводяться до виміру ємності С плоского електричного конденсатора, між пластинами якого поміщений досліджуваний діелектрик. За формулою

(D - товщина діелектричного зразка, S - площа його бічної грані, k - коефіцієнт пропорційності) знаходять діелектричну проникність e. У разі рідин і газів вимірюють ємність системи електродів в вакуумі (С0) і в даному речовині (С e), а потім визначають e із співвідношення: e = С e / С0.

Методи вимірювання ємності та діелектричних втрат різні для різних частот електричного поля. У постійному полі і при низьких частотах (десяті долі гц) ємність, як правило, визначають шляхом вимірювань зарядного або розрядного струмів конденсатора за допомогою балістичного гальванометра (рис. 1).

В області частот від десятих гц до 107 гц, крім С, істотно вимір діелектричних втрат , Мірою яких є тангенс кута діелектричних втрат tg d. З і tg d вимірюють за допомогою мостових схем, зокрема мостів Шерінга.

У високочастотної області (від 105 до 108 гц) для виміру ємності С e і діелектричної проникності e застосовують головним чином резонансні методи (рис. 2). коливальний контур , Що містить зразковий конденсатор (див. ємності заходи ), Налаштовується в резонанс, і визначається відповідна резонансу величина ємкості С '. Потім паралельно зразковому конденсатору приєднують конденсатор з діелектриком З e, і контур знову налаштовується в резонанс. У другому випадку ємність С "зразкового конденсатора буде менше. Ємність конденсатора, заповненого діелектриком C e, визначається по формулі:

C e = C '- З ". (1)

Різні резонансні методи відрізняються один від одного за способом визначення tg d. У методі заміщення діелектрик замінюється еквівалентною схемою, що складається з ємності і опору. Підбирається такий опір R, яке, будучи включено послідовно або паралельно зразковому конденсатору С, ємність якого береться рівній ємності діелектрика З e, дає такий же резонансний струм в контурі, як і зразок діелектрика. Метод розладу контура заснований на тому, що ширина резонансної кривої контура визначається його добротністю Q, пов'язаною з тангенсом кута втрат діелектрика співвідношенням:

tg d = 1 / Q. (2)

Ємність і діелектричні втрати визначають також методом куметра. У даній області частот можна застосовувати також метод биття .

В області надвисоких частот (від 108 до 1011 гц) Д. і. засновані на використанні об'ємних резонаторів і радіохвилеводів , А також на закономірностях поширення електромагнітних хвиль у вільному просторі. У разі газоподібних діелектриків вимірюють резонансну частоту w 0 і добротність Q 0 об'ємного резонатора (рис. 3), коли в ньому створено вакуум, і ті ж величини we і Q e, коли він цілком заповнений діелектриком. При цьому мають місце співвідношення:

У разі рідких і твердих діелектриків, якщо вони цілком заповнюють резонатор, виходять набагато більші зміни резонансної частоти і добротності. Крім того, якщо діелектричні втрати великі, то добротність резонатора стає дуже малою величиною. Це порушує справедливість формул (3) і (4). Тому застосовують часткове заповнення резонатора діелектриком, найчастіше мають форму диска або стрижня.

Інший метод Д. і. в області СВЧ полягає в тому, що в радіохвилеводі встановлюються біжить або стояча електромагнітні хвилі. Для хвилеводу, заповненого діелектриком, довжина хвилі le дорівнює:

де l 0 - довжина хвилі у вільному просторі, l кр - критична (гранична) довжина хвилі, що залежить від типу хвиль і розмірів поперечного перерізу хвилеводу. З формули (5) можна визначати e. При введенні діелектрика в хвилевід змінюються умови поширення хвиль і відбувається поглинання енергії електромагнітного поля. Це дозволяє визначити tg d.

Існують два основні методи вимірювання e і tg d за допомогою хвилеводу. Перший заснований на спостереженні картини стоячих хвиль в хвилеводі, нагружённом відомим опором. Другий - на спостереженні поглинання хвиль, що проходять через діелектрик. У разі газів, які мають e »1 і малі діелектричні втрати, e і tg d визначають за допомогою установки, схематично зображеної на рис. 3. У середній ділянці хвилеводу, відгородженому слюдяними вікнами, створюється вакуум, а потім туди вводиться газ. При цьому в згоді з формулою (5) довжина хвилі зменшується і положення мінімумів стоячої хвилі зміщується. Д. і. рідин і твердих тіл, що мають e ¹ 1, ускладнюються віддзеркаленням хвиль на кордоні повітря - діелектрик. У цих умовах спостерігають картину стоячих хвиль на вході заповненого діелектриком хвилеводу за допомогою вимірювальної лінії . В області міліметрових, інфрачервоних і світлових хвиль вимірюють коефіцієнт віддзеркалення або заломлення і коефіцієнт поглинання діелектрика, звідки знаходять e і tg d.

Методи вимірювання питомої електропровідності діелектриків s в постійному полі істотно не відрізняються від аналогічних методів для металів і напівпровідників . Для точних вимірювань дуже малих s використовують постійного струму підсилювач .

Вимірювання електричної міцності Е пр засновані на вимірі напруги V np, яке відповідає настанню діелектричного пробою:

Е пр = V пр / d, (6)

де d - відстань між електродами.

Літ .: Ськанаві Г. І., Діелектрична поляризація і втрати в стеклах і керамічних матеріалах з високою діелектричної проникністю, М. - Л., 1952; Карандєєв К.Б., Мостові методи вимірів, К., 1953; Хиппель А. Р., Діелектрики і їх застосування, пров. з англ., М. - Л., 1959; Браун В., Діелектрики, пров. з англ., М., 1961; Вимірювання на надвисоких частотах, пров. з англ., під ред. В. Б. Штейншлейгера, М., 1952.

А. Н. Губкін.

Мал. 3. Хвилеводні установки для вимірювання e і tg d газів.

Мал. 1. Вимірювання діелектричної проникності за допомогою балістичного гальванометра G.

Мал. 2. Вимірювання ємності С e і діелектричної проникності e резонансним методом. Котушка індуктивності L і зразковий конденсатор З утворюють замкнутий контур, слабо пов'язаний з генератором змінного струму.