Порядок выполнения работы. Перед выполнением работы необходимо ознакомиться с описанием приборов, используемых в данной установке.

Перед выполнением работы необходимо ознакомиться с описанием приборов, используемых в данной установке.

1. Установить ручку «Рег U» на панели кассеты ФПЭ – 02 в среднее положение.

2. Установить органы управления на панелях осциллографа РО в положение, обеспечивающее наблюдение фигур Лиссажу, измерение величины переменного напряжения и исследование зависимости между двумя внешними сигналами.

3. Подготовить к работе источник питания ИП и вольтметр PV.

4. Собрать схему согласно рис. 2.6.

5. После проверки схемы преподавателем или лаборантом присоединить все приборы к сети ~220 В, 50 Гц и включить тумблеры «Сеть» на панелях всех приборов. На экране осциллографа должна появиться петля гистерезиса.

6. Установить петлю гистерезиса в центральную часть экрана осциллографа. С помощью ручки «12 В – 120 В» на панели источника питания подобрать такую величину постоянной составляющей напряжения, при которой изображение петли гистерезиса на экране является симметричным.

Задание 1. Определение тангенса угла диэлектрических потерь.

1. Получить петлю гистерезиса предельного цикла. Для этого повернуть в крайнее правое положение ручку «Рег U» на панели кассеты и подобрать, если это необходимо, такой коэффициент отклонения k_у осциллографа, чтобы кривая гистерезиса предельного цикла целиком размещалась в пределах экрана, занимая не меньше половины экрана (по вертикали).

2. Измерить координаты х₀ и у₀ вершины петли гистерезиса. Для этого, подводя каждую из вершин петли (точки А и С на рис. 2.3) сначала к оси Х, а затем к оси У (центральным, градуированным линиям сетки экрана), определить их координаты +х₀ и –х₀, +у₀ и –у₀ и взять среднее арифметическое из модулей полученных значений. Записать значение коэффициента отклонения k_у при измерении у₀.

3. Установить кривую гистерезиса симметрично относительно осей У и Х и перерисовать ее с экрана осциллографа на миллиметровую бумагу по точкам, снятым с помощью сетки экрана.

4. Определить площадь петли гистерезиса, используя рисунок, выполненный на миллиметровой бумаге.

5. Вычислить tgδ по формуле (2.24).

6. Занести в таблицу 2.1 результаты всех вычислений.

Таблица 2.1

Задание 2. Определение остаточного смещения D_r, коэрцитивного поля Е_с и спонтанной поляризации насыщения Р_smax.

1. Установить петлю гистерезиса предельного цикла, полученную в задании 1, пункт 1, симметрично относительно оси У. Измерить значение у_r как половину ширины петли при х=0. Записать значение k_у, соответствующее этому измерению.

2. Установить петлю гистерезиса симметрично относительно обеих осей. Измерить значение х_с как половину ширины петли при у=0.

3. Продолжить линейные участки петли предельного цикла (АВ и СD на рис. 2.3) до пересечения с осью У, используя рисунок петли, выполненный в задании 1, п.3. Измерить значение у_s как половину расстояния между точками пересечения экстраполированных участков с осью У.

4. По формулам (2.21) и (2.22) рассчитать значения D_r; Р_smax≈D_s и Е_с.

5. Оценить погрешности измерения остаточного смещения D_r и коэрцитивного поля Е_с.

6. Занести в таблицу 2.2 результаты всех вычислений.

Таблица 2.2

Задание 3. Получение основной кривой поляризации и изучение зависимости ε=f(Е).

1. Для кривой гистерезиса предельного цикла, полученной в задании 1, пункт 1, измерить значения координат х_omax и у_omax вершины цикла (точки В на рис. 2.3) по методике, описанной в том же задании 1, пункт 2. Записать значение коэффициента k_у при измерении у_omax. Определить по показанию вольтметра PV напряжение U.

2. Уменьшить напряжение U с помощью ручки «Рег. U» на панели кассеты и получить петлю предельного цикла, соответствующую такому амплитудному значению Е₀ напряженности поля, ниже которого предельный цикл исчезает (т.е. начинают изменяться площадь петли и координаты ее вершин). Для этой петли: а) определить по показанию вольтметра PV напряжение U; б) взять из задания 1, пункт 2 значения х₀, у₀ и k_у.

3. Получить несколько частных циклов, уменьшая напряжение U ручкой «Рег U» и изменяя коэффициент k_у осциллографа таким образом, чтобы каждая петля гистерезиса занимала не менее половины экрана (по вертикали). Число частных циклов должно быть не менее пяти при различных значениях коэффициента k_у.

Таблица 2.3

№	U, В	x0, дел	y0, дел	kу, В/дел		Е0, 104 В/м	ε, 103	Δε, 103
		хomax=	yomax=

4. Построить основную кривую поляризации в координатах х, у.

5. По формулам (2.23) и (2.25) рассчитать значения Е₀ и ε для всех исследованных циклов переполяризации.

6. Оценить погрешности измерения ε.

7. Занести в табл. 2.3 результаты всех вычислений.

8. Построить график зависимости ε=f(Е).

Контрольные вопросы

1. В чем заключается поляризация диэлектриков? Какая величина является количественной характеристикой поляризации? Как эта величина связана с напряженностью электрического поля в диэлектрике?

2. Опишите различные типы поляризации: электронного смещения, ионного смещения, ориентационную, спонтанную.

3. Опишите основные свойства сегнетоэлектриков.

4. Нарисуйте принципиальную электрическую схему для получения петли гистерезиса и объясните ее работу.

5. Получите формулу, по которой в работе определяется диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрика.

Используемая литература

[1] §§ 15.1, 15.2, 15.3, 15.5;

[2] §§ 12.1-12.3;

[3] §§ 2.19, 5.66, 5.67, 5.68;

[4] т.2, §§ 15-19, 23;

[5] §§ 87, 88, 91.

Лабораторная работа 2-03

Определение емкости конденсаторов при помощи мостиковой схемы

Цель ра­бо­ты: оп­ре­де­ле­ние ем­ко­сти кон­ден­са­то­ров при раз­лич­ных их соедине­ни­ях с по­мо­щью мос­та пе­ре­мен­но­го то­ка. Оз­на­ком­ле­ние с ра­бо­той мос­та Со­тти.