2. Экспериментальная часть

2.1. Цель работы

Изучение температурной зависимости диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика.

2.2. Приборы и оборудования

Вольтметр V () , вольтметр V₀ (), термометр, реостат, нагреватель.

2.3. Описание экспериментальной установки. Вывод рабочей формулы

Электрическая схема установки показана на рис. 9. Переменное напряжение подается на реостат R и два конденсатора электроемкостью С_Х и С₀. Объем между обкладками первого из них заполнен исследуемым сегнетоэлектриком. Поскольку конденсаторы включены последовательно, то величина заряда на каждом конденсаторе будет одинаковой:

, (15)

где U₀ и U_Х – соответственно напряжения на конденсаторах C₀ и C_Х. Если общее напряжение, которое подается на конденсаторы и измеряется вольтметром V, обозначить через U, то из выражения (15) вытекает

.

(16)

В данной работе сегнетоэлектрик помещен между пластинами плоского конденсатора, ёмкость которого

,

(17)

где S – площадь пластины конденсатора; d – расстояние между пластинами; ε – диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрика, – электрическая постоянная. Подставив формулу (17) в (16), получим

.

(18)

Если пластины конденсатора имеют форму круга диаметром D, то их площадь , а вычислительная формула будет иметь окончательный вид

,

(19)

где

(20)

– постоянная установки.

2.4. Порядок проведения измерений

1. По указанию преподавателя реостатом R выставьте напряжение U в интервале .

2. Включите электрический нагреватель и, начиная с , через каждыеснимайте показания вольтметров V и V₀. Значение напряжений U и U₀, а также температуры t⁰ заносите в таблицу.

3. По формуле (19) вычислите значение диэлектрической проницаемости ε для заданных температур t⁰.

4. Постройте график зависимости .

5. С помощью графика определите температуру Кюри Т_К.

Таблица

; ;;
№		U0, B	U, B
1 2 . . n

Контрольные вопросы

1. Какие молекулы называют полярными и неполярными? Что происходит с ними во внешнем электростатическом поле?

2. Какой дипольный момент приобретает неполярная молекула во внешнем поле? Что такое поляризуемость молекулы?

3. В чем состоит явление поляризации?

4. Почему в диэлектрике напряженность электростатического поля меньше, чем в вакууме?

5. Что такое диэлектрическая проницаемость диэлектрика?

6. Что такое поляризованость диэлектрика? В которых единицах она измеряется?

7. Как связана поляризованость с поверхностной плотностью связанных зарядов?

8. Как связана поляризованость с напряженностью электрического поля в диэлектрике? Что показывает диэлектрическая восприимчивость?

9. Как связаны диэлектрическая проницаемость и диэлектрическая восприимчивость?

10. Что такое вектор электрического смещения? Какая связь между векторами ,и?

11. Какие вещества относятся к сегнетоэлектрикам? Какие у них свойства? С чем они связаны?

12. Как поляризованость, диэлектрическая проницаемость и вектор электрического смещения у сегнетоэлектриков зависят от напряженности внешнего электрического поля?

13. Объясните явление диэлектрического гистерезиса у сегнетоэлектриков.

14. Как влияет температура на свойства сегнетоэлектриков?