Измерение петли гистерезиса

При измерении петли гистерезиса используются оба источника напряжения.

I. Предположим, что начальное состояние сегнетоэлектрика определяйся точкой 0 (D_max, U_max) (рис. 7). При этом вольтметр V₁ показывает максимальное значение (переключатель П₁ находится в положении 1).

Пусть нам нужно измерить координаты точки I. Для этого на вольтметре V₂ устанавливается напряжение U, соответствующее точке I, а затем тумблер П₁ переключается в положение II, При этом сегнетоэлектрик из состояния "0" с координатами (D_max и U_max) скачком переходит в состояние "1" с координатами (D₁; U₁). При этом переключении микровеберметром измеряется изменение потока ΔΦ₁ откуда рассчитывается

(16)

Рис. 7. К методике определения точек на петле гистерезиса.

Координата точки D₁ рассчитывается из выражения:

. (17)

2. Приведем теперь сегнетоэлектрик в состояние 2, соответствующее напряжению на конденсаторе – U₁. Для этого изменим полярность на конденсаторе переключателем П₂. Для получения координаты точки 2 измеряем микровеберметром изменение индукции ΔD₂ при изменении напряжения на конденсаторе от –U₁ до –U_max. Для этого переключатель П₁ ставим в положение I.

3. Приведем сегнетоэлектрик в состояние 3. Для этого переключатель П_I поставим в положение II. Измеряем микровеберметром ΔD₃ и рассчитываем координаты точки 3.

4. Приведем сегнетоэлектрик в состояние 4. Для этого снова меняем полярность переключателем П₂. Измеряем микровеберметром значение ΔD₄. При этом переключатель П₁ ставим в положение I, т. е. приводим сегнетоэлектрик в состояние 0. Рассчитываем координаты точки 4. После этого устанавливаем на вольтметре V₂ новое значение напряжения и повторяем весь цикл сначала. Результаты занести в табл. 3.

Задание

1. Составить таблицы для измерений.

2. Снять кривую поляризации D(E) и петлю гистерезиса. На петле гистерезиса получить не менее 20 точек, т. е. снять не менее 5 циклов.

3. Рассчитать по кривой поляризации .

4. Построить графики кривой поляризации петли гистерезиса, диэлектрической проницаемости .

5. Оценить погрешности измерений D_max и E_max.

6. Рассчитать максимальную поляризацию P_max, полученную в работе.

7. Привести пример численного расчета одной из точек на кривой поляризации, на петле гистерезиса (желательно координаты точки во II или IV квадранте) проницаемости и поляризации.

8. В выводах привести основные параметры сегнетоэлектрика P_max; D_max; E_max; D_r; E_c; ε_Emax.(с погрешностями)

Таблица 2

Кривая поляризации

U	+ΔΦ1	- ΔΦ1	ΔΦср	E	D	ε

Таблица 3

Петля гистерезиса

U	ΔΦ1	ΔΦ2	ΔΦ3	ΔΦ4	ΔD1	ΔD2	ΔD3	ΔD4

E	D1	D2	D3	D4

Контрольные вопросы

1. Что такое вектор поляризации?

2. Какова связь между вектором поляризации и электростатической индукцией?

3. Что называется диэлектрической проницаемостью и диэлектрической восприимчивостью вещества?

4. Назовите основные свойства сегнетоэлектриков.

5. Что является причиной этих свойств?

6. На чем основана методика измерения электростатической индукции?