Порядок выполнения лабораторной работы. 1. Изучить схему подключения установки для измерения свойств сегнетоэлектрического конденсатора

1. Изучить схему подключения установки для измерения свойств сегнетоэлектрического конденсатора.

 

Рис. 7.1 – Принципиальная схема подключения сегнетоэлектрического конденсатора для установления его рабочих характеристик, где:

G₁, G₂ - регулируемый генератор переменного напряжения;

PV₁- вольтметр для измерения входного напряжения;

С₀₁- образцовый конденсатор;

С₀₂ - образцовый конденсатор большой емкости;

PV₃- вольтметр для измерения падения напряжения на конденсаторе С₀₂;

N- осциллограф;

С_х- испытываемый сегнетоэлектрический конденсатор;

PV₂- вольтметр для измерения постоянного напряжения смещения,

R_l, R₂- делители напряжения.

 

2. Исследовать свойства сегнетоэлектрика осциллографическим методом, для чего включить осциллограф в сеть и дать ему прогреться в течение 5-10 минут. Подключить вход X и Y к схеме. Сфотографировать получившееся изображение петли гистерезиса.

3. Получить семейство петель гистерезиса, для чего изменяя напряжение генератора G₁ и фиксируя его через каждые 0.5 деления по горизонтальной оси на экране осциллографа (от 0 до максимального значения) снять фото формируемой группы петель гистерезиса. Измерить координаты петель гистерезиса при различных напряжениях генератора G₁ и данные занести в приводимую ниже таблицу 1.

 

Х, дел.	Ulmax, B	Elмах, мВ/м	Y, дел.	Qx, Kл	Ссм, мкФ	Есм, В

 

4. Снять температурную зависимость диэлектрической проницаемости в слабом электрическом поле и построить соответствующий график. Для этого при измерении переменного напряжения на конденсаторе С₀₂ включить вольтметр PV₁, напряжение U₁ =5 В. Далее включить термостат. Поместить внутрь сегнетоэлектрический конденсатор. Измерения проводить через каждые 10°С до нахождения точки Кюри. Конденсатор достать из термостата и для дальнейших измерений дать ему возможность охладиться в течение 10 минут. Результаты измерения занести в приводимую ниже таблицу 2.

 

U1, В	T, °С	U3, мB	Сэф, нФ	Енач, кВ/м

 

5. Исследовать значение эффективной диэлектрической проницаемости сегнетоэлектриков. Для этого измерения увеличить напряжение U₁ на входе генератора G₁ через 10 В от нуля до максимального значения и с помощью вольтметра измерить падение напряжения на эталонном конденсаторе С₀₂. Данные занести в таблицу 3.

 

U1, В	Е1, мВ/м	U3, мВ	Сэф, нФ	eэф

 

6. Обработать результаты измерения: построить основную кривую заряда сегнетоэлектрического конденсатора в зависимости от амплитуды (напряженности) приложенного поля. Для построения кривой Q=f(E_lmax) по данным таблицы 1 вычислить максимальное значение электрического поля и соответствующим им зарядов по формулам:

 

                                              (7.5)

E_1max=U_1max/H                                          (7.6)

 

Н - толщина сегнетоэлектрического конденсатора (указывается преподавателем).

 

Q_x=C_x×U₁=Q₀₂=C₀₂×U₃                               (7.7)

                                (7.8)

 

Для наибольшего значения U_lmax вычислить максимальное значение полной поляризации сегнетоэлектрика по формуле:

 

P_п=Q_x/S_экв                                                  (7.9)

 

7. Построить график зависимости статической диэлектрической проницаемости от напряженности электрического поля. Для построения кривой в С_т=f(Е_1мах) вычислить по данным табл.1 значение статической емкости С_ст при различных напряжениях, а затем статической диэлектрической проницаемости в С_ст, используя следующие формулы:

    (7.10)

                              (7.11)

e₀=8.8542×10^-12 Ф/м

S_экв=3.14×D_э×D_э/4, из условия, что: S_круга=p×r²

D_э - диаметр электродов сегнетоэлектрического конденсатора (указывается преподавателем).

8. Построить температурную зависимость начальной проницаемости, снятой при U_l=5 В. Для построения e_нaч=f(T) по данным таблицы 2 необходимо:

а) вычислить значение емкости исследуемого сегаетоэлектрического конденсатора по формуле:

C_эф=C₀₂×U₃/U_x=C₀₂×U₃/U₁                        (7.12)

б) определить начальную диэлектрическую проницаемость при различных температурах по формуле:

e_нач=C_эф×H/e₀×S_экв                                     (7.13)

По максимуму зависимости e_нaч=f(E) определить точку Кюри исследуемого сегнетоэлектрика.

9. Построить зависимость эффективной диэлектрической проницаемости от напряженности переменного электрического поля. Для построения кривой e_эф=f(Е₁) по данным таблицы 3 вычислить:

 

C_эф=C₀₂×U₃/U₁                                             (7.14)

 

e_эф=C_эф×H/e₀×S_эф                                           (7.15)

 

E₁=U₁/H                                                  (7.16)

 

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Исходные данные для расчета (тип сегнетоэлектрического конденсатора, площадь электродов).

3. Схема установки для измерения свойств сегнетоэлектрического конденсатора.

4. Фото группы петель гистерезиса.

5. Температурная зависимость диэлектрической проницаемости в слабом электрическом поле в виде таблицы и графика.

6. Таблица значений эффективной диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика.

7. График зависимости статической диэлектрической проницаемости от напряженности электрического поля и соответствующая таблица.

8. График температурной зависимости начальной проницаемости.

9. График зависимости эффективной диэлектрической проницаемости от напряженности переменного электрического поля.

10. Выводы по результатам проделанной работы. Указать причины наблюдаемой зависимости и величины диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика от напряженности электрического поля и температуры внешней окружающей среды. Описать связь точки Кюри с особенностями применения сегнетодиэлектрических материалов.

 

Контрольные вопросы.

1. Что такое сегнетоэлектрики.

2. Перечислить основные свойства сегнетоэлектрика.

3. Указать основные области применения сегнетоэлектрика.

4. Привести примеры сегнетоэлектрических веществ.

5. Что такое температура Кюри. Почему в точке Кюри диэлектрическая проницаемость достигает максимума.

6. Чем отличается фазовый переход второго рода от фазового перехода первого рода.

7. Дать характеристику титаната бария (ВаТiO_З), его кристаллическое строение и существующие модификации. Описание форму петли гистерезиса, характерной для данного типа сегнетоэлектрика.

8. Каков физический смысл площади петли гистерезиса, ее температурная зависимость. Какие параметры сегнетоэлектрика можно определить по петле гистерезиса. Что называется основной кривой поляризации сегнетоэлектрика. Понятие коэрцитивной силы для сегнетоэлектрика.

9. Привести примеры сегнетоэлектрических веществ и дать их краткую характеристику (свойства и связанные с ними особенности применения).

10. Перечислить основные области применения сегнетоэлектриков и привести конкретные примеры приборов или устройств, работающих с использованием конструкционных элементов, выполненных с применением сегнетоэлектриков.

---

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 329; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!