Описание эксперимента. Во втором опыте исследуется петля гистерезиса сегнетоэлектрика

Во втором опыте исследуется петля гистерезиса сегнетоэлектрика. Схема опыта показана на Рис.3. Генератор создает синусоидальный сигнал частотой около 4кГц, который подается на усилитель У. Для получения напряжения с амплитудой несколько десятков вольт используется тороидальный повышающий трансформатор Т. Конденсатор с сегнетоэлектриком С – плоский с площадью обкладок S = 5.1см² и зазором d = 0.45мм. Конденсатор С ₀ имеет емкость 1мкФ.

Рис.3.

Напряжение U_C на исследуемом конденсаторе пропорционально напряженности Е поля в сегнетоэлектрике, а напряжение U ₀ – заряду на обкладках и значению электростатической индукции D:

U_C = Ed;

Если С ₀» С, то U ₀ «U_C, и можно считать U_C ≈ U. Подав напряжение U на вход Х осциллографа, а напряжение U ₀ – на вход Y, получим график зависимости индукции от напряженности поля. Для того, чтобы напряжение U уложилось в шкалу осциллографа, используется делитель напряжения на резисторах R ₁- R ₃.

Из (3) можно определить напряженность электрического поля в сегнетоэлектрике:

.

На вход Y осциллографа подается напряжение U ₀ с эталонного конденсатора. Следовательно, вертикальное отклонение луча на экране осциллографа пропорционально напряжению на эталонном конденсаторе, которое, в свою очередь, пропорционально заряду Q, одинаковому для эталонного и сегнетоэлектрического конденсаторов:

Подставив в это выражение значения: U = Еd и , получим: .

Из соотношения P = e _oi Е = e _o (e - 1)Е можно выразить Так как в сегнетоэлектриках ε» 1, то с достаточно высокой точностью можно принять, что .

Следовательно: ,

т.e. вертикальное отклонение луча на экране осциллографа пропорционально поляризованности сегнетоэлектрика P.

Из формулы (5) можно определить величину поляризованности сегнетоэлектрика

где U_{Y –} напряжение, подаваемое с эталонного конденсатора на вход Y осциллографа, C ₀ – емкость эталонного конденсатора, S – площадь обкладок сегнетоконденсатора.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: