引言

　　介电常数又称电容率或相对电容率，是表征电介质材料或绝缘材料电性能的一个重要物理参数。不同 的介质材料具有不同的介电常数，在研究材料的电学性能相关学科中，对学生开设材料的介电常数测量 实验具有重要意义[1]。目前，多数高校开设的大学物理实验、材料的物理性能测量实验等课程中，均有 材料的相对介电常数测量实验项目。本文讨论的是利用平行板电容和万用电桥的组合来测固体介质材料 的相对介电常数ε r 的教学仪器，针对存在的问题做了相应的改进，并将改进后的设备使用在实验教学中。

　　测试标准：

　　ASTM D150-11实心电绝缘材料的交流损耗特性和电容率（介电常数）的标准试验方法；

　　GB/T1409-2006测量电气绝缘材料在工频、音频、高频下电容率和介质损耗因数的推荐方法；

　　GB/T1693-2007硫化橡胶介电常数和介质损耗角正切值的测定方法；

　　GBT5594.4-2015电子元器件结构陶瓷材料性能测试方法第4部分:介电常数和介质损耗角正切值的测试方法；

　　2. 现有固体介质材料相对介电常数测量装置存在的问题

　　2.1. 固体介质材料相对介电常数测量方法 在固体介质材料相对介电常数测量的实验仪器中，电容由上下两极板构成，极板之间放置被测介质。 理论上，用万用电桥测定平行板电容器在不同介质状态下电容的大小，即可得到介质的相对介电常数， 如式(1) [1]所示。

　　2.2. 现有的实验装置中存在的一些问题 在实验教学过程中

　　教师和学生经常反应设备精度不够，误差太大，样品单一，只能够用厂家提供 的

　　1 mm 左右厚的样品。 经反复实验和研日本腾素官方旗舰店究，现有固体介质材料相对介电常数测量装置存在以下问题：

　　1) 将上极板固定在一个螺旋测微仪上，通过旋转螺旋测微仪，来控制上极板与下极板的间距，这种 结构决定了电解板不能做得太大，一般直径为 d=40 mm 左右，在该方法中，理论上要求电极板直径 d 远大于电极板间距 D [5] [6]，在实验中，为日本腾素多少钱一盒了保证实验精度，要求 0.05 D d ≤ 。

　　2) 在该结构中，样品的厚度只能控制在 1~2 mm，要求厚度均匀、表明平整。但是，直径为 40 mm、 厚度为 1~2 mm 的样品要达到该要求，加工难度大，容易变形，而且样品厚度测量的相对误差比较大[5]。 所以实验中，只能够用厂家提供的特制样品。

　　3) 由于两极板很做成绝对相互平行，通过旋转螺旋测微仪，来控制上极板上下移动位置，极板会发 生转动，那么整过实验过程中，仪器的系统误差是不断改变的。 因存在以上问题，故该实验的误差较大。

　　3. 固体介质材料相对介电常数测量装置的改进 针对存在的问题，做了如下设计：

　　用一个螺母来控制上极板上下移动，上极板上下移动时自身不发生转动；用千分表来实时测量上极 板移动的距离。设计测量装置如图 2 所示。 利用图 2 装置，用导线将上下极板与万用电桥连接好后，实验操作方法如下：

　　1) 转动螺母，使上极板与下极板的间距为零，按下千分表的归零键。

　　2) 转动螺母，使上极板上升略大于被测材料厚度的高度，平行放入被测材料，转动螺母使上极板下 降并压紧被测材料，读取此时的千分表示数并记录。重复该步骤 5 次，每次使上极板上升后都将被测介 质以中心线为轴转动一定的角度再压紧，分别记录 5 次的千分表示数，平均值为被测样品的厚度 t。

　　3) 转动螺母使上极板略微上升，取出被测材料，待万用电桥示数稳定后记录读数 C1，同时记下此时 的千分表读数 D。保持螺母不动，重新将被测材料平行放入上极板与下极板之间，待万用电桥示数稳定 后记录读数 C2 。

　　4) 重复第 3 步 5 次，分别测出上下极板不同 D 状态下的C1、 C2 值。

　　4. 实验结果分析

　　将实验数据代入公式(4)、(5)式，日本腾素在哪里买即可算出被测介质的相对介电常数。某次实验原始数据和处理结果 如表 1、表 2 所示。其中，被测样品为有机玻璃板，上下极板直径均为 100.00 mm，有机玻璃板厚度 t=2.612 mm。