Поляризованное состояние большинства диэлектриков вызывается действием внешнего электрического поля.В веществах, названных пьезоэлектриками, поляризованное состояние возникает не только при деформации под действием внешних сил. При деформации тел, изготовленных из пьезоэлектриков, даже в отсутствие электрического поля от внешних источников возникают поверхностные поляризационные заряды противоположных знаков. Возникает собственное электрическое поле. Между участками поверхности с поверхностными зарядами противоположного знака возникает разность потенциалов. Эта разность потенциалов может иметь значительную величину и легко может быть обнаружена экспериментально. В демонстрационной установке используются пьезоэлемент и рычаг для создания давления на пьезоэлемент от пьезоэлектрической зажигалки для газовых плит. При нажатии на рычаг между торцами пьезоэлектрического стержня возникает напряжение в несколько киловольт. В искровом промежутке зажигалки возникает искра, служащая для поджигания газа.
Для того чтобы результат опыта был виден большой аудитории, в качестве индикатора возникающей разности потенциалов используется неоновая лампа. Внешний вид и схема установки показаны на рисунке, где обозначены:
11 - 0держатель пьезоэлемента; 1 2 0 - рычаг; 1 3 0 - неоновая лампа; 14 0 - пьезоэлемент; 1 5 0 - искровой промежуток
Описанный эффект называется прямым пьезоэффектом.
27
.
3.1.22. Обратный пьезоэффект
Обратный пьезоэффект заключается в том, что под действием электрического поля пьезоэлектрики деформируются. Эта деформация невелика, и невооруженным глазом обнаружить её невозможно. Однако если пьезоэлектрик поместить в переменное электрическое поле звукового диапазона частот,то механические колебания поверхности пьезоэлектрического тела будут передаваться молекулам воздуха.Это тело станет источником звука, который можно услышать.
Для демонстрации обратного пьезоэффекта используется пьезоэлектрическая пластина, укрепленная на подставке, на которую подается переменное электрическое напряжение от генератора звуковых частот.
Частота подаваемых колебаний 3-4 кГц.
Напряжение - порядка 10 В.
3.1.23. Петля гистерезиса сегнетоэлектрика
Для сегнетоэлектриков зависимость поляризованности , а также смещения D от напряженности электрического поля Е не является линейной. Кроме того, и D определяются не только величиной напряжения в данный момент, но и предшествующими значениями Е. При циклических изменениях Е график зависимости
D(E) имеет форму петли, называемой петлей гистерезиса.
Вид этой петли можно продемонстрировать на экране осциллографа. Схема установки показана на следующем рисунке.
28
.
На этом рисунке С 41 0 - сегнетоэлектрический конденсатор. На вход Х
осциллографа подается напряжение около 20 В. На вход Y подается напряжение с делителя напряжения, состоящего из последовательно соединенных конденсатора C 41 0 и конденсатора C 42 0, шунтированного сопротивлением R 42 0. Если бы ёмкость сегнетоэлектрического конденсатора не зависела от подаваемого на него напряжения, то напряжение, подаваемое на вход Y осциллографа с делителя напряжения, было бы пропорционально входному напряжению и на экране наблюдалась бы прямая наклонная линия (при дополнительном условии равенства фаз складываемых колебаний). Так как диэлетрическая проницаемость 7e
сегнетоэлектриков зависит от напряжения, то и емкость C 41 0, а следовательно, и коэффициент деления напряжения также зависят от напряжения. При условии C 42 0 >> C 41 0 коэффициент деления пропорционален диэлектрической проницаемости 7 e 0.
Таким образом, напряжение, подаваемое на вход Х, не зависит от
7e 0 сегнетоэлектрика, в то время как напряжение, подаваемое на вход
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.