Порядок выполнения работы. Электрическая схема установки показана на рис

Описание установки

Электрическая схема установки показана на рис. 5.5, монтажная схема — на рис. 5.6, 5.6 а.

“вход Х”

“вход Y”

Мультиметр

Рис. 5.6. Монтажная схема

Рис. 5.6а. Внешний вид монтажной схемы

Установка для исследования свойств сегнетоэлектриков состоит из модуля «Сегнетоэлектрик» ФПЭ-02 и осциллографа. В качестве исследуемого образца используется титанат бария (BaTiO₃) — сегнетоэлектрик, который служит изолятором в конденсаторе С ₁.

Выполнение измерений

1. Соберите электрическую цепь по монтажной схеме, приведенной на рис. 5.6. Параметры установки занесите в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Параметры установки: С 2 = 47 пкФ, d = 1,00 ·10^-3 м, s = 19,63 ·10^-6 м2, R 1 = 470 ·10^3 Ом, R 2 = 20 ·10^3Ом

2. Включите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров. Частота выходного сигнала установится 500 Гц.

3. Включите осциллограф и выведите электронный луч в центр экрана.

Рис. 5.7. Петля гистерезиса

4. Увеличивая напряжение в первичной обмотке трансформатора генератора сигналов специальной формы (увеличивая напряжение U_Y примерно до 4,0 В), получите изображение предельной петли гистерезиса. Петля считается предельной, если рост напряжения не приводит к увеличению ее площади.

6. Ручками осциллографа ↔ и ↕ установите изображение петли симметрично относительно осей Х и Y. Ручками осциллографа «Усиление Х», «Усиление Y» (дискретно и плавно) установите наибольшие размеры петли, которые вписываются в экран осциллографа.

7. По экрану осциллографа измерьте координаты точек х_К, х_нас, y_ост, y_S, y_нас (рис. 5.7). Мультиметром или осциллографом измерьте напряжения и . Результаты измерений занесите в табл. 5.1.

8. Ручкой «Напряжение» уменьшите напряжение U_Y до нуля. Этой же ручкой, повышая U_Y от нуля с шагом примерно 0,40 В до его максимального значения , измерьте соответствующие значения напряжения U_X. Результаты измерений занесите в табл. 5.2.

Таблица 5.2

№ п/п	Величина
UY, В	UX, В	Е, В/м	Р, Кл/м^2	ε
…

9. Выключите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения, мультиметра и осциллографа.

Обработка результатов измерений

1. Используя данные табл. 5.1 и формул (7)—(8), рассчитайте поляризованность и напряженность поля при насыщении сегнетоэлектрика:

.

Результаты расчетов занесите в табл. 5.1.

2. Используя данные табл. 5.1, рассчитайте спонтанную поляризованность Р_S, остаточную поляризованность Р_ост и коэрцитивную силу Е_К по формулам:

.

Результаты расчетов внесите в табл. 5.1.

3. Используя данные табл. 5.1 и 5.2, рассчитайте значения поляризованности, напряженности и диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика по формулам:

Результаты расчетов занесите в табл. 2 и на их основании постройте графики зависимостей Р = f (E) и ε = f (E). По полученным результатам сформулируйте выводы.

Контрольные вопросы

1. Какие вещества называются диэлектриками?

2. Что такое электрический момент диполя?

3. Что такое поляризованность диэлектриков?

4. В чем заключается особое свойство сегнетоэлектриков?

5. Чем обусловлена спонтанная поляризованность сегнетоэлектриков?

6. Что такое гистерезис?

7. Что такое домены?

8. Что такое коэрцитивная сила?

9. Где применяются сегнетоэлектрики?

Дата добавления: 2015-06-04