2. Описание лабораторной установки

При определении диэлектрической проницаемости е сегнетоэлектрического конденсатора применяется следующая установка (см. рис.2.1).

С1 = 0.1мкФ

GV1

Рисунок 2.1. Схема электрическая принципиальная лабораторной установки для исследования сегнетоэлектрического конденсатора.

На сегнетоэ

лектрический конденсатор подается постоянное напряжение смещения U_CM от источника напряжения GV1. Переключатель S1 предназначен для изменения полярности этого источника. Это напряжение через R1 поступает на сегнетоэлектрический конденсатор.

Переменное напряжение U_nepeM от источника GV2 поступает через конденсатор С/ на сердечник. Переключая S2 в положение 1 можно измерить напряжение U_nepeM в точке 3; а в положении 2 измеряется напряжение U_R2 на калиброванном резисторе R2.

Прибор PV1 служит для измерения установленного напряжения смещения.

При расчетах пользуются следующими приближениями:

• , поэтому частота выбирается низкой f= 1 кГц, при этом

диэлектрическая проницаемость определяется по формуле для плоского конденсатора:

• , где С - емкость исследуемого сегнетоэлектрического конденсатора,

d—толщина сегнетоэлектрика.

• U_se =Uс_иссл =U_перем—U _R2 , — пренебрегают напряжениями

подводящих проводников и другими явлениями, считая, что напряжение на сегнетоэлектрике точно равно напряжению, измеряемому в опыте. Пренебрегая активной проводимостью образца, сегнетоконденсатора определяют по формуле

,где

Откуда получают окончательную формулу для расчета диэлектрической проницаемости: (2.1)

З.Данные, необходимые для расчетов

Частота GV2 f=1кГц

Толщина сегнетоэлектрика d=0,5 мм

Площадь обкладок конденсатора S=3 мм²

Сопротивление R2=lкОм

Диэлектрическая проницаемость e₀=8,8541878-10^-12 Ф/м

5. Порядок выполнения работы

1. Собрать лабораторную установку в соответствии с рисунком 2.1.

1.1. Вместо источника питания GV1 в данной лабораторной используется схема, приведенная на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1. Схема, замещающая высоковольтный источник питания GV1.

С1,С2-20мкФ*400В

1.2. К лабораторному стенду необходимо подключить:

• Два генератора GV1 и GV2 с частотой f=1кГц.

• Вольтметры PV1 и PV2 постоянного и переменного напряжения.

!!! Некоторые измерения проводят при плавной разрядке конденаторов. Для

случаев, где это не надо необходимо разряжать конденсаторы.

2. Снять зависимость e = e(U_neрeм) в прямом и в обратном смещении и занести данные в таблицу 5.1.

2.1. Установить постоянное напряжение смещения U_CM =100 В на приборе PV1 при помощи изменения выходного напряжения генератора GV1.

2.2. Установить переменное напряжение U_nepeM = 20В.

2.3. Установить переключатель S1 в положение 1.

2.4. Установить переключатель S2 в положение 1.

2.5. Измерить напряжение U_c в точке 3 при помощи PV2.

2.6. Установить переключатель S2 в положение 2.

2.7. Измерить напряжение u_r2 при помощи PV2.

2.8. Установить переключатель S1 в положение 2 и повторить пункты 2.4-2.7.

2.9. Изменяя переменное напряжение U_nepeM с шагом 20 В, провести измерения

по пунктам 2.3-2.8.

2.10. Результаты занести в таблицу 5.1.

3. Построить график зависимости e = e(U_nepeM).

На графике выбрать четыре значения U_nepeM, соответствующие

- начальному участку U_пеpeMi

- наибольшей крутизне нарастания U_nepeM2

- максимальному значению U_перемз

- спадающему участку характеристики U_nepeM4

4. Исследовать e=e(U_CM) при выбранных в пункте 3 значениях U_neрем. и занести полученные результаты в таблицу 5.2.

4.1. Установить переключатель S1 в положение 1 и больше не переключать его в другое положение.

4.2. Установить переменное напряжение U_nepeMi.

4.3. Установить постоянное напряжение смещения U_CM =0 В на приборе PV1 при помощи изменения выходного напряжения генератора GV1.

4.4. Установить переключатель S2 в положение 1.

4.5. Измерить напряжение U_c в точке 3 при помощи PV2.

4.6. Установить переключатель S2 в положение 2.

4.7. Измерить напряжение u_r2 при помощи PV2.

4.8. Установить переключатель S1 в положение 2 и повторить пункты 4.4-4.7.

4.9. Изменяя постоянное напряжение смещения U_CM с шагом 20 В, провести

измерения по пунктам 4.4-4.8.

4.10. Результаты занести в таблицу 5.2.

Расчет

5. Произвести расчет значений диэлектрической проницаемости e no формуле (2.1), и занести их в таблицы 5.1 и 5.2.

Таблица 5.1. Данные для зависимости е = e(U_nepeM) в прямом и в обратном смещении

UN	UR,В	ur,в	Uc,В	ис,В	8	e
	+100	-100	+100	-100	+100	-100
20		•
40
...
220
240
260

Таблица 5.2. Данные для зависимости е = s(Uсм) при различных U,

перем-

UCM,В	Uперем1,В*50В			Uперем2, В=100В			UперемЗ,В=150В
	ur,в	Uc,5	Б	ur,в	Uc,В	e	UR,В	Uc,В	6
0
20
40
…
120
140

б.Отчет должен содержать

1. Цель работы.

2. Таблицы данных с расчетами.

3. Графики зависимостей:

-е=e(U_nepeм) в прямом и в обратном смещении

- е = e(U_CM) при различных U_nepeM

4. Выводы о проделанной работе.

Литература