Определение электрических параметров сегнетоэлектриков (Лабораторная работа № 2), страница 3

Магнитные свойства ферромагнетиков – веществ, способных сильно намагничиваться, полностью аналогичны рассмотренном электрическим свойствам сегнетоэлектриков. Все результаты и выводы, полученные в данном разделе, остаются справедливыми также и для ферромагнетиков после формальной замены во всех соотношениях , , , , , где  - магнитная постоянная,  - относительная магнитная проницаемость вещества,  - вектор намагниченности,  и  - векторы напряженности и индукции магнитного поля.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: кассета ФПЭ-02/07, источник питания, вольтметр цифровой В7-27А, осциллограф CI-72.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Кассета ФПЭ-02/07 содержит исследуемый диалектрик - сегнетокристалл ТТСе (конденсатор C₁, см схему на рис. 2.5).

Принцип работы установки основан на поляризации сегнетоэлектрика в зависимости от напряженности электрического поля, подводимого к образцу.

Кассета соединяется кабелем с источником питания, а к гнездам PV подключается вольтметр. а к гнездам Y и X -осциллограф. Потенциометром R₃ на лицевой панели ФЕЭ-02/07 можно изменять напряжение, а следовательно и напряженность поля E при этом напряженность внешнего поля E в обоих конденсаторах будет пропорциональна общему напряжению U ,

В свою очередь, заряд Q_x пропорционален вектору электрической индукции D в исследуемом образце (D~P). Итак, на горизонтальный вход X осциллографа подается общее напряжение, т.е. величина, пропорциональная E, а на вертикальный Y –напряжение, ,пропорциональное заряду Q и, следовательно, вектору электрической индукции D.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1. Включив осциллограф, выключите генератор развертки. На экране отыщите луч в виде точки и поместите его в центре экрана осциллографа. Прокалибруйте X-вход осциллографа. Для этого на X-вход от этого же осциллографа подайте калибровочное напряжение меандра и сопоставьте калибровочное напряжение с масштабной сеткой осциллографа.

2. Подключите через кабель к кассете ФПЭ-02/07 источник питания, предварительно выведя все потенциометры источника питания в крайнее левое положение. При этом ручка потенциометра "Peг U" на кассете устанавливается в среднем положении. К соответствующий гнездам кассеты подключите вольтметр и осциллограф.

3. Получите на экране осциллографа гистерезис. Добейтесь путем изменения сопротивления потенциометра R₃ ,чтобы петля гистерезиса занимала весь экран. Перерисуйте её на миллиметровку в осях D и E, используя формулы (2.4) и (2.5). Уменьшая напряжение на сегнетозлектрике ~U₃ потенциометром "Peг U", зарисуйте на этом же рисунке еще две других петли гистерезиса. (Данные величин d₁, D₂ находятся на панели установки).

4. Используя рисунок на миллиметровке и формулу 2.6, рассчитайте диэлектрическую проницаемость сегнетоэлектрика для различных напряженностей электрического поля E и сделайте соответствующие выводы.

5. Определите для всех петель гистерезиса величину полной поляризации Р и соответствующую ей напряженность E, а также остаточную индукцию D_ост и коэрцитивную силу E (отрезки ОВ и ОС, рис.2.4).

6. Определите величину максимального напряжения, подаваемого на сегнетоэлектрик, при котором еще не наблюдается петля гистерезиса, т.е. когда Р~E, и .соответствующию ему напряженность поля E.

7. Определите тангенс угла диэлектрических потерь формуле 2.7

 (2.7)

где S_n - площадь петли гистерезиса, выраженная в единицах деления шкалы осциллографа, x₁, y₁ - координаты вершины петли гистерезиса на экране осциллографа.

ПРИМЕЧАНИЕ: для получения симметричной петли гистерезиса в исследуемую электрическую цепь можно подавать через разъём постоянную составляющую напряжения, которая регулируется потенциометром "12-1203" на лицевой панели источника питания. Помните, что это напряжение должно быть не более 40 В.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

I. Поясните поляризуемость диэлектриков при наложении поля.

2. Свойства сегнетоэлектриков.Что такое домены ?

3. Диэлектрический гистерезис. Определение диэлектрической проницаемости и других параметров сегнетоэлектриков.

4. Зависимость поляризации электрической индукции и относительной диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика от напряженности электрического поля.