E0 =	q	.	(12)
	ε0 S
Здесь S – площадь обкладок конденсатора.
Подставив (11) в (12), находим
E = C1 ×U1 .			(13)
0	ε0 S

Напряженность электрического поля в сегнетоэлектрике равна отношению напряжения U0 на нелинейном конденсаторе C0 к толщине

слоя сегнетоэлектрика d :
E =	U0	.			(14)
	d
Поляризованность сегнетоэлектрика определится выражением
P = ε0 E0 − ε0 E =			C1U1	− ε0 E	(15)

S

Формулы (14) и (15) являются расчетными для нахождения зависимости P(E).

При работе схемы напряжение U1 подаётся на вертикальный вход электронного или виртуального осциллографа, а U0 - на горизонтальный. На экране осциллографа появляется зависимость U1 = f (U0 )

соответствующая кулон-вольтовой характеристике нелинейного конденсатора. По ней можно рассчитать поляризационную характеристику P(E), используя формулы (14) и (15).

Нагревание конденсатора осуществляется специальным резистором Rнагрев от регулируемого источника постоянного напряжения.

Регулирование нагрева можно осуществлять как вручную, так и автоматически с помощью виртуального прибора «Термометр/термостат» и миниблока «Электронный ключ». Измерение температуры производится с помощью термопары мультиметром или виртуальным термометром.

Точка Кюри диэлектрика конденсатора К10-17 лежит в области отрицательных температур, поэтому в данной работе она не определяется.

В работе необходимо экспериментально получить зависимость U1 = f (U0 ) при различных температурах. При одном из значений

температуры рассчитать и построить основную кривую поляризации сегнетоэлектрикаэлектрика P(E), и зависимость относительной

диэлектрической проницаемости от напряжённости электрического поля ε (E), приняв площадь поверхности обкладки конденсатора S = 300 мм2 и толщину изоляции d = 0,01мм.

Порядок выполнения эксперимента

26

1.Соберите лабораторную установку согласно монтажной схеме, изображенной на рис. 4. Установите пределы измерения вольтметра

V0=100B, вольтметра V1=20В.
КОННЕКТОР
100	20	5 B
+							СЕТЬ
	V0		+15 B				1 А
20	5	1 B	I>0,2 A
+	V1
						1 мкФ
			I>0,2 A	uупр	toC
500 100 20		5 мА
+		I>0,2 A			Нагрев	мкФ1	I>0,2 A
							-15 B
	A1
+	А2
500 100 20		5мА
+	А3
		0,65
+
	А4	.2 5
ИЗМЕРЕНИЕ УПРАВЛЕНИЕ
ТЕППЕРАТУРЫ		КЛЮЧЁМ
		0 B
К КОМПЬЮТЕРУ				300витк. 900витк.

Рис. 4

Предупреждение: Амплитуда напряжения на нелинейном конденсаторе вследствие резонансных явлений может достигать 100В. Для уменьшения синфазного сигнала на входе коннектора и

снижения искажений строго соблюдайте полярность подключения входов коннектора, указанную на схеме.

2.Включите компьютер и откройте блок виртуальных приборов «Приборы I». Активизируйте в верхнем окне этого блока прибор V0, а в третьем сверху – V1 и установите род измеряемой величины – «Амплитуда».

3.Включите виртуальный осциллограф, «подключите» к его первому каналу сигнал V0, а к третьему – сигнал V1. Установите длительность развёртки 200 мкС/дел.

4.Включите блок генераторов напряжений, установите на генераторе

напряжений специальной формы синусоидальный сигнал частотой 0,6…0,7 к Гц максимальной амплитуды.

27

5. Убедитесь, что на виртуальном осциллографе появилось изображение примерно одного периода двух сигналов: кривая белого

цвета соответствует изменению напряжения на нелинейном конденсаторе U0 , кривая зелёного цвета – изменению напряжения на

линейном конденсаторе U1. При необходимости сместите изображение по горизонтали, в центр экрана.

6.Включите режим X-Y осциллографа и убедитесь, что на экране появилось изображение кулон-вольтовой характеристики конденсатора. При этом на вход Х нужно подать напряжение U0 (канал 1), а на вход Y – напряжение U1 (канал 3). Петля гистерезиса данного типа конденсаторов весьма узкая, на осциллографе она наблюдается как одна линия.

7.Зафиксируйте масштабы осциллографа нажатием кнопок 1 и 3 на блоках входов. При этом кнопки приобретают красный цвет, и в дальнейшем масштабы автоматически изменяться не будут.

8.Уменьшите синусоидальное напряжение до нуля и, увеличивая его шаг за шагом до максимально возможного напряжения генератора, записывайте в таблицу 1 амплитуды напряжений на линейном конденсаторе –U1 и на нелинейном – U0 .

9.Рассчитайте поляризационную характеристику диэлектрика P(E) и

зависимость ε (E). Выберите масштабы и постройте графики. 10.При максимальном значении амплитуды приложенного напряжения

перерисуйте кулон-вольтовую характеристику конденсатора в отчёт или сделайте копию экрана осциллографа.

11.Откройте виртуальный прибор «Термометр/термостат», установите первое значение температуры нагрева и, когда она будет достигнута, снова перерисуйте кривую с экрана осциллографа на график. Повторяйте этот опыт до полного спрямления кулон-вольтовой характеристики.

12.Сделайте выводы по работе и запишите их в отчет.

							Таблица 1
U0 , B	U1, В	E , B/м	P , Кл/м2			P		Eср , B/м
				ε =
					ε0	E
0
10
20
…
70

28

= const

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Изучение электропроводности металлов

Цель работы: Исследование зависимости тока от напряжения, приложенного к концам проводника, определение сопротивления,

удельного сопротивления и температурного коэффициента сопротивления проводника.

Краткое теоретическое введение.

Электрическим током называется направленное движение электрических зарядов. При этом возможны несколько случаев.

	а) Если ток обусловлен движением макроскопических заряженных
тел,	то	такой		ток	называется		а)
конвекционным (переносным).
	б) Если ток вызван движением
микроскопических				зарядов		внутри
макроскопического тела, то такой ток
называется током проводимости.
	Для			количественной			б)
характеристики			электрического тока
вводится понятие силы тока.
	Силой		тока		называется
количество заряда dq , протекающего
через	сечение		проводника		за	единицу

времени dt :

I = dqdt . Рис. 1

Если за равные промежутки времени через сечение проводника проходит одинаковое количество заряда, то такой ток не будет зависеть от

времени

I = dqdt

и будет называться постоянным (постоянный ток принято обозначать буквой I ). Единицей силы тока в системе СИ является ампер (А). За

положительное направление тока принято считать движение положительных зарядов.

Для характеристики направления электрического тока проводимости в разных точках поверхности проводника и распределения силы тока по этой поверхности вводится плотность тока.

29