3. Подготовка к лабораторной работе.

При подготовке к лабораторной работе необходимо проработать следующие вопросы:

1. в чем заключаются особенности структуры сегнетоэлектриков;

2. как зависит поляризованность сегнетоэлектриков от напряженности электрического поля;

3. как влияет температура на свойства сегнетоэлектриков;

4. изучить методику измерения параметров сегнетоэлектрических материалов.

4. Описание лабораторной установки

В состав лабораторной установки входят:

I) цифровой измеритель емкости Е8-4;

2} источник регулируемого постоянного напряжения;

3) вольтметр универсальный В7-26;

4) термостат с термометром;

5) осциллограф;

6) источник регулируемого переменного напряжения;

7) электронный миливольтметр переменного напряжения.

Схема установки приведена на рис. 9 (для удобства она представлена в виде двух частей).

Частота работы цифрового измерителя емкости 1 кГц.

В данной работе для изучения сегнетоэлектриков используется осциллографический метод. На экране осциллографа при использовании схемы приведенной на рис. 9а. Можно получить зависимость поляризованности от напряженности внешнего поля.

Емкость конденсатора () значительно больше емкости и поэтому; можно считать, что переменное напряжение вторичной обмотки; приложено в основном к конденсатору и создает в нем электрическое поле с напряженностью . Мгновенное значение заряда на обкладках конденсатора равно Так как испытуемый конденсатор и эталонный - включены последовательно. то их заряды равны .Таким образом, напряжение на конденсаторе пропорционально заряду на . В свою очередь, заряд на обкладках конденсатора связан с поляризованностью сегнетоэлектрика соотношением

,

где - мгновенное значение поверхностной плотности заряда на обкладках конденсатора;

- площадь обкладок исследуемого конденсатора.

При написании этой формулы учтено, что при электрическая индукция приблизительно равна поляризованности : .

Таким образом, смещение луча по вертикали пропорционально мгновенному значению поляризованности сегнетоэлектрика. На пластинах горизонтального отклонения осциллографа напряжение подается с резистора . Тогда горизонтальное смещение луча пропорционально мгновенному значению напряжения , которое определяет напряженность электрического поля между обкладками исследуемого конденсатора :

.

Таким образом, на экране осциллографа получается петля гистерезиса, которая при увеличении температуры сегнетокерамики постепенно сжимается, становясь при достижении температуры Кюри отрезком прямой линии.

а)

б)

1 - регулируемый источник переменного напряжения;

2 - термостат с термометром;

3 - осциллограф;

4 - электронный вольтметр переменного напряжения;

5 - электронный миливольтметр;

6 - регулируемый источник постоянного напряжения;

7 - цифровой измеритель емкости;

8 - электронный вольтметр постоянного напряжения.

Рис. 9. Схема установки

В схеме, приведенной на рис. 96, играет роль разделительного конденсатора. Резистор имеет большое сопротивление и служит для устранения шунтирования исследуемых конденсаторов источником напряжения. Вследствие большого сопротивления конденсаторов, напряженность электрического поля в сегнетоэлектрике , где - напряжение регулируемого источника постоянного напряжения.