Кюри домены разрушаются, и сегнетоэлектрики становятся обычными полярными диэлектриками.

Диэлектрическая проницаемость (и восприимчивость) сегнетоэлектриков зависит от напряжённости поля, температуры и имеет большие значения, что обусловлено особенностями процесса поляризации сегнетоэлектриков.

Как правило, изменение направления поляризованности (переполяризация) изучается в периодически изменяющемся внешнем электрическом поле.

При первом увеличении напряжённости E поля поляризованность образца растёт нелинейно (участок 0 – 1 рис.2.5).

Рис. 2.5. Кривая гистерезиса сегнетоэлектрика

Особенно интенсивен рост при полях, способных ориентировать домены. Когда все домены окажутся ориентированы по полю, поляризованность достигнет насыщения (точка 1), и дальнейшее увеличение напряжённости поля вызывает лишь незначительный рост P за счёт процессов электронного и ионного смещения в молекулах. Если после достижения состояния 2 уменьшать напряжённость поля, то поляризованность сегнетоэлектрика будет изменяться не по первоначальной кривой, а по кривой 2 – 1 – 3, отставая

от изменений E . Это явление называется диэлектрическим гистерезисом («гистерезис» в переводе с греческого языка – запаздывание).

При Е = 0 поляризованность достигнет значения Рr, называемого остаточной поляризованностью. Чтобы Р уменьшить до нуля, на образец надо

наложить поле противоположного направления с напряжённостью Еr, называемой коэрцитивным полем. При напряжённости поля больше Еr произой-

дёт изменение направления вектора P (переполяризация). При дальнейшем увеличении напряжённости поля этого направления все домены ориентируются преимущественно в направлении поля, и снова достигается насыщение.

44

Цикл изменения Р(Е) может быть завершен, если уменьшить напряжённость поляG последнего направления до Е = 0 и затем изменить направление

вектора Е, после чего увеличивать напряжённость поля до значения, соответствующего точке 2.

Экстраполируя прямую 2 – 1 до пересечения с осью 0Р, можно определить спонтанную поляризованность РS. Это значение соответствует состоянию с полностью упорядоченными доменами, в которых отсутствует индуцированная полем дополнительная поляризация молекул.

Литература

1.Савельев И. В. Курс общей физики: Учеб. пособие для вузов. – В 3-х т. –

Т.2. – М.: Наука, 1982.

2.Детлаф А. А., Яворский Б. М. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. –

М.: Высш. шк., 1989.

3.Трофимова Т. И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк. 1990.

4.Калашников С. Г. Электричество: Учеб. пособие для вузов. – М.: Наука. 1970.

5.Курс физики: Учебник для вузов в 2 – х т. – Т.1 / Под ред. В.Н. Лозовского. – СПб.: Изд-во «Лань», 2001.

45

2.1 Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 204

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА

2.1.1. Цель работы

Определение электрической емкости конденсаторов и экспериментальная проверка расчетных формул для определения электрической емкости батареи при параллельном и последовательном соединении конденсаторов.

2.1.2.Содержание работы

Внастоящей работе определяются электрические емкости двух конденсаторов, а затем батарей из этих конденсаторов при параллельном и последовательном их соединении.

2.1.3.Описание лабораторной установки

Схема установки представлена на рис. 2.1.1.

Рис. 2.1.1. Электрическая принципиальная схема экспериментальной установки

Электрический заряд, накопленный на обкладках конденсатора С, измеряется с помощью баллистического гальванометра G, представляющего собой прибор магнитоэлектрической системы c большим моментом инерции. Период колебаний рамки баллистического гальванометра должен быть таким, чтобы импульс тока при разряде конденсатора через гальванометр прекращался раньше, чем рамка заметно повернется на некоторый угол. В этом случае первый (максимальный) поворот рамки будет пропорционален электрическому заряду, протекшему через рамку.

Разность потенциалов (напряжение) на обкладках конденсатора измеряют вольтметром V постоянного тока.

В работе используются бумажные герметизированные конденсаторы типа КБГ-И, состоящие из двух длинных сложенных вместе лент фольги, между которыми находится диэлектрик – парафинированная бумага толщиной до 0,025 мм. Такие ленты сворачиваются в рулон и заключаются в металличе-

46

скую коробку. Применяемые конденсаторы обладают хорошими электроизоляционными свойствами (малым током утечки).

2.1.4.Методика проведения эксперимента

Конденсатор С (или батарея конденсаторов) присоединяется к клеммам 3 – 4 двойного переключателя S3 (см. рис. 2.1.1). При замыкании S3 на клеммы 1 − 2 конденсатор С заряжается. Напряжение на обкладках конденсатора измеряется вольтметром V и может регулироваться с помощью потенциометра R. При замыкании S3 на клеммы 5 – 6 конденсатор разряжается, через баллистический гальванометр G протекает кратковременный ток. Кнопка S2 предназначена для быстрого успокоения колебаний рамки гальванометра при ее замыкании.

При разряде конденсатора (батареи конденсаторов) на баллистический гальванометр световой зайчик сместится по шкале гальванометра на максимальное число делений n (первый отброс).

Электрический заряд Q, протекший через рамку гальванометра и вызвавший отклонение светового зайчика на одно деление шкалы, называют баллистической постоянной гальванометра β, т.е.

Для определения β через гальванометр пропускают известное количество электричества, накопленное на эталонном конденсаторе с известной электрической емкостью Cэm :

Зная величину баллистической постоянной гальванометра, напряжение на конденсаторе (батарее конденсаторов) и число делений, на которое отклонится световой зайчик при первом отбросе, можно определить неизвестную электрическую емкость конденсатора (батареи конденсаторов) по формуле

где i – порядковый номер опыта при различных напряжениях.

2.1.5.Порядок выполнения работы

1.Соберите электрическую цепь по схеме (см. рис. 2.1.1). К клеммам 3 – 4

переключателя S3 присоедините эталонный конденсатор Сэт.

2. Все характеристики вольтметра, указанные на шкале, занесите в протокол работы. Определите цену деления шкалы вольтметра.

47