Шеринг мостымен емкілікті өлшеу Шеринг мостын пайдалану арқылы

Schering мост теориясы

Бұл мост конденсатордың капаситансын, жойылу факторын және салыстырымалы диэлектрикалық тұрақты шамасын өлшеуге қолданылады. Келесі Schering мостының схемасын қарастырайық:
Мұнда, c1 - белгісіз капаситанс, оның мәнін сериялық электр сопротивление r1мен анықтау керек.

c2 - стандартты конденсатор.
c4 - деңгейдік конденсатор.
r3 - чисто индукциясыз омыртқа (басқа сөзбен айтқанда, индуктивті емес).
Және r4 - деңгейдік индукциясыз омыртқа, ол деңгейдік конденсатор c4 мен параллельде қосылған. Енді барлаулар a және c нүктелерінде беріледі. Детектор b және d нүктелерінде қосылады. AC мосттар теориясына сәйкес, теңсіздік шартында,

z1, z2, z3 және z4 мәндерін жоғарыдағы теңдеуде қойып, мынадай теңдеуді аламыз

Нақты және жорамал бөліктерді теңестіріп, біз мынадай теңдеуді аламыз,

Енді жоғарыдағы Shering мост схемасының фаза диаграммасын қарастырайық және ab, bc, cd және ad арасындағы вольтаж төсулерін e1, e3,e4 және e2 деп белгілейік. Жоғарыдағы Schering мост фаза диаграммасынан, tanδ мәнін, оның басқа аталуы - жойылу факторын есептеуге болады.

Біз жоғарыдағы теңдеуді қолданып, жойылу факторын есептеу қиын емес. Енді жоғары вольтты Schering мостын деталды түрде қарастырайық. Біз бұрында түсіндіргеніміздегідей, төмен вольтты Schering мосты (ол төмен вольтты қолданады) жойылу факторын, капаситанс және изоляционды материалдардың (мисалы, изоляционды қышқылы және т.б.) қасиеттерін өлшеуге қолданылады. Пайдаланылатын жоғары вольтты Schering мостының қандай мақсаты? Бұл сұраққа жауап өте қарапайым, кіші капаситанс өлшеру үшін бізге жоғары вольт және жоғары тезіліс қажет, ол төмен вольтқа қарағанда көптеген недістерге ұшырайды. Жоғары вольтты Schering мостының басқа қасиеттерін қарастырайық:

1. ab және ad мост қолтарында тек конденсаторлар ғана бар, төменде көрсетілген мостта көрсетілгендей, бұл екі қолдың импедансы bc және cd қолдарының импедансына қарағанда өте үлкен. Bc және cd қолдарында r3 омыртқасы және c4 конденсаторы мен r4 омыртқасының параллель тұрғысындағы комбинациясы бар. Bc және cd қолдарының импедансы өте кіші, сондықтан bc және cd арасындағы төсу өте кіші. C нүктесі жерге қосылған, сондықтан bc және dc арасындағы вольтаж c нүктесінен біраз жоғары.

2. Жоғары вольтты жабдық 50 Гц  трансформаторынан алынады, ал мостта дәйексіз гальванометр қолданылады.

3. Ab және ad қолдарының импедансы өте үлкен, сондықтан бұл схема аз ағымды тартады, сондықтан энергия жеңілігі де аз, бірақ аз ағым үшін біз бұл аз ағымды анықтау үшін өте дәйексіз детектор қажет.

4. Фиксацияланған стандартты конденсатор c2 сиректенген газпен жабылған, ол диэлектрика ретінде қызмет етеді, сондықтан сиректенген ауада жойылу факторы нөлге тең болады. Жоғары және төмен қолдарының арасында жерленген экрандар интеркапаситанс қилтымдарын тыйым салу үшін қолданылады.

Енді Schering мостының салыстырымалы диэлектрикалық тұрақты шаманы қалай өлшегендігін қарастырайық: Салыстырымалы диэлектрикалық тұрақты шаманы өлшеу үшін, біз алдымен кіші конденсатордың капаситансын спекименди диэлектрика ретінде өлшеу керек. Ал осы өлшенген капаситанс мәнін пайдаланып, салыстырымалы диэлектрикалық тұрақты шаманы өте қарапайым теңдеу арқылы есептеуге болады:

Мұнда, r - салыстырымалы проництілік.
c - спекименди диэлектрика ретінде өлшенген капаситанс.
d - электродтардың арасындагы аралық.
A - электродтардың жалпы ауданы.
және ε - бос ортағы диэлектрикалық тұрақты шама.
Спекимендин салыстырымалы диэлектрикалық тұрақты шамасын өзгерту арқылы да есептеуге болады. Келесі диаграмманы қарастырайық

Мұнда A - электродтың ауданы.
d - спекимендин қалыңдығы.
t - электрод және спекимендин арасындагы аралық (мұнда бұл аралық сиректенген газ немесе ауамен толтырылған).
cs - спекимендин капаситансы.
co - электрод және спекимендин арасындагы аралыққа байланысты капаситанс.
c - cs және co қосындысы.