掌握溶液法測定偶極矩的原理和方法,并掌握儀器的使用方法。 測定正丁醇的偶極矩。 基本原理 分子呈電中性,但因空間構(gòu)型的不同,正負電荷中心可能重合,也可能不重合,前者為非極性分子,后者稱為極性分子。分子極性的大小用偶極矩來衡量。
1、介電常數(shù)低頻好。介電常數(shù)越小,信號穩(wěn)定,高頻電路板在使用時更能起到良好傳輸信號的作用,介質(zhì)損耗很小,不容易吸水防潮,耐熱,耐腐蝕等優(yōu)良的性能,介電常數(shù)高,信號的傳輸過程慢。
2、在低頻電場的作用下,蛋白質(zhì)的介電常數(shù)通常在幾到幾十之間,這一數(shù)值受蛋白質(zhì)種類、溶液pH值、離子強度和溫度等多種因素的影響。而在高頻電場條件下,蛋白質(zhì)的介電常數(shù)則會大幅度上升,有時甚至會超過幾百。
3、低頻或直流電下的介電常數(shù):在低頻或直流電條件下,金屬內(nèi)部存在大量的自由電子,這些自由電子會迅速移動以抵消外部電場的作用,形成強烈的屏蔽效應(yīng)。因此,在這種條件下,金屬的介電常數(shù)非常大,幾乎可以視為無窮大。頻率對介電常數(shù)的影響:隨著頻率的增加,金屬的介電常數(shù)會逐漸減小。
4、靜點介電常數(shù): 定義:在靜態(tài)或低頻電場作用下,介質(zhì)的介電常數(shù)。 物理機制:在靜態(tài)或低頻電場中,極化分子的振動成為主導(dǎo)的極化機制。這些分子的振動相對較慢,導(dǎo)致介電常數(shù)與介質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和分子間相互作用密切相關(guān)。
電場頻率的影響 與材料的動態(tài)力學(xué)性能相似,高分子材料的介電性能也隨交變電場頻率而變。當電場頻率較低時(ω→0,相當于高溫),電子極化、原子極化和取向極化都跟得上電場的變化,因此取向程度高,介電系數(shù) 大,介電損耗?。?→0),見圖4-76。
當頻率在這個范圍內(nèi)時,通常用的電橋法測量介電常數(shù)存在一定的困難,因為高頻會增加雜散電容的效應(yīng),顯著地影響著測量結(jié)果的準確性,測得高頻結(jié)果精準,在高頻測量中往往使用諧振電路。
介電常數(shù)測量方法主要包括:集中電路法、傳輸線法、諧振法、自由空間法及六端口測量技術(shù)。集中電路法適用于低頻段測量,傳輸線法適用于較大介電常數(shù)材料的寬頻帶測量,諧振法適用于低損耗材料的精確測量,自由空間法適用于高頻情況下的測量,而六端口測量技術(shù)具有廣泛頻率范圍、高精度和簡便操作的特點。
介電材料中的多種極化效應(yīng),如偶極子取向和離子傳導(dǎo),在微波頻率上發(fā)生強烈的相互作用。這些機理產(chǎn)生損耗,導(dǎo)致介電常數(shù)的變化。弛豫時間τ衡量了材料中分子的移動性,影響損耗。在低頻范圍內(nèi),總體電導(dǎo)率可能包括離子電導(dǎo)率,它增加了材料的損耗。界面或空間電荷偏振可能導(dǎo)致電荷積聚,增加材料的總體電容。
損耗正切或 tan δ 定義為介電常數(shù)的虛部與實部之比。D 表示耗散因子,Q 表示品質(zhì)因數(shù)。損耗正切 tan δ 可以讀成 tan delta、損耗正切角或耗散因子。有時,品質(zhì)因數(shù)或 Q因數(shù) 也用來描述電子微波材料的特性,等于損耗正切的倒數(shù)。導(dǎo)磁率 (μ) 描述了材料與磁場的相互作用。
掌握溶液法測定偶極矩的原理和方法,并掌握儀器的使用方法。 測定正丁醇的偶極矩。 基本原理 分子呈電中性,但因空間構(gòu)型的不同,正負電荷中心可能重合,也可能不重合,前者為非極性分子,后者稱為極性分子。分子極性的大小用偶極矩來衡量。
在溶液法測定偶極矩的過程中,一種常見的方法是將極性待測物溶于非極性溶劑中,然后在外推到無限稀釋的情況下進行測定。例如,將正丁醇溶于非極性的環(huán)己烷中形成稀溶液,再在低頻電場中測量溶液的介電常數(shù)和密度,進而求得摩爾極化度。同時,在可見光下測定溶液的摩爾折射度,以計算正丁醇的偶極矩。
實驗裝置包括精密電容測量儀、電容池與阿貝折射儀。通過這些設(shè)備,實驗者可以準確地測量待測物的偶極矩,進而揭示分子的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)。實驗過程中,正丁醇被溶解在非極性的環(huán)己烷中形成稀溶液,然后在低頻電場與可見光下進行測定,最終得出偶極矩值。
通過測定偶極矩,可以了解分子中電子云的分布和分子對稱性,判斷幾何異構(gòu)體和分子的立體結(jié)構(gòu)。 所謂溶液法就是將極性待測物溶于非極性溶劑中進行測定,然后外推到無限稀釋。
1、介質(zhì)損耗測試儀(又稱全自動抗干擾異頻介損測試儀)測試方法 首先將要進行tanδ測試或耗散因數(shù)測試的電纜,繞組,電流互感器,電壓互感器,變壓器套管與系統(tǒng)隔離。在要測試其絕緣的設(shè)備上施加非常低的頻率測試電壓。首先,施加正常電壓。
2、在交流電壓作用下,電介質(zhì)消耗電能,轉(zhuǎn)變成熱能,這就是電介質(zhì)的損耗。測量這種損耗的儀器即為介質(zhì)損耗測試儀。該儀器工作原理涉及電壓、電流、相角和介質(zhì)損耗角正切等概念。介質(zhì)損耗測試儀通過測量標準回路和被試回路中的電流幅值和相位等參數(shù),計算出被試品的電容值和介質(zhì)損耗角正切值。
3、電力變壓器、繼電器、互感器、電容器、避雷器等這些高壓電設(shè)備,在長時間運行之后,需要定期進行介質(zhì)損耗的測量,因此需要用到高壓介質(zhì)損耗測試儀(也叫全自動抗干擾異頻介損測試儀),該設(shè)備由于比較復(fù)雜,又是高壓電力試驗設(shè)備,因此需要大家熟練掌握其工作原理。
4、介質(zhì)損耗測試儀的檢測原理 在交流電壓作用下,電介質(zhì)要消耗部分電能,這部分電能將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮墚a(chǎn)生損耗。這種能量損耗叫做電介質(zhì)的損耗。當電介質(zhì)上施加交流電壓時,電介質(zhì)中的電壓和電流間成在相角差ψ,ψ的余角δ稱為介質(zhì)損耗角,δ的正切tgδ稱為介質(zhì)損耗角正切。tgδ值是用來衡量電介質(zhì)損耗的參數(shù)。
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