3.1. Подготовка приборов к работе

Перед включением осциллографа органы управления, расположенные на его передней панели, установите в следующие положения:

Ручку С Е Т Ьнажмите (питание отключено)

Ручку _ -ЯРКОСТЬ переведите в среднее положение

Ручку - ФОКУС– в среднее положение

Ручку - в среднее положение

Ручки каналовА, Бв среднее положение

Ручку НОРМ-ИЗМЕРнажмите

Ручки плавной регулировки усиления V/ДЕЛканалаАи каналаБповерните вправо по часовой стрелке до щелчка.

Переключатель НОРМ-ТВв положениеНОРМ

Переключатель ОДНОКР-ЖДУЩ-АВТв положениеАВТ

Переключатель ВНУТР-ВНЕШ-СЕТЬв положениеВНУТР

Переключатель СИНХР-РЕЖИМв положениеX-Y

Переключатель ВРЕМЯ\ДЕЛв положениеX-Y. В этом положении отключается генератор развертки осциллографа от горизонтально отклоняющих пластин.

Остальные органы управления могут быть в произвольном положении.

Подготовьте источник питания к работе. Для этого ручку «12 В-120 В» на панели источника установите в среднее положение.

Подготовьте кассету ФПЭ-02к работе. Установите ручку«Рег U»кассеты в среднее положение.

Все вышеназванные приборы расположены на стойке. Стойка имеет собственный шнур питания.

После проверки преподавателем или лаборантом схемы включайте все приборы в сеть. Для этого подключите шнур питания стойки в сеть 220 Вна основном электрощитке. Шнур питания находится в правом углу стойки; основной электрощиток находится рядом со стойкой.

Подключите шнуры питания осциллографа, вольтметра и источника питания к сетевым розеткам, расположенным на стойке. Розетка с занулением для осциллографа находится под стойкой слева, розетка с занулением для вольтметра – под стойкой справа. Розетка для источника питания находится на стойке слева.

Нажмите белую кнопку на основном электрощитке, затем включите тумблеры «СЕТЬ»на стойке слева и справа. При этом загорятся сигнальные светодиоды на стойке. Включите кнопку«СЕТЬ» осциллографа (вытянуть на себя), включите тумблер«СЕТЬ» источника питания, включите тумблер«СЕТЬ» вольтметра , нажмите клавишуU ~ (для переменного напряжения) на вольтметре.

После нагрева приборов на экране осциллографа должна появиться петля гистерезиса. Добейтесь четкого изображения петли на экране с помощью ручек «ЯРКОСТЬ» и «ФОКУС» осциллографа.

Установите петлю гистерезиса в центре экрана осциллографа используя ручку перемещения луча по вертикали канала Би ручку перемещения луча по горизонтали каналаА. На передней панели осциллографа эти ручки обозначены вертикальными и горизонтальными стрелками. С помощью переключателяV/ДЕЛ каналаБна осциллографе получите удобное для наблюдения и измерения изображение петли на экране (по вертикали). ПереключателемV/ДЕЛ каналаАполучите удобное для наблюдения и измерения изображение петли на экране (по горизонтали). С помощью ручки«12 В-120 В» на панели источника питания подберите величину постоянной составляющей напряжения для получения симметричного изображения петли гистерезиса.

2. Выполнение измерений

Задание 1. Определение полной поляризованности P_n , остаточной

поляризованности P₀ и коэрцитивной силы E_К.

1. Установите ручку «Рег U»на панели кассеты ФПЭ-02 в крайнее правое положение для получения максимальной петли гистерезиса.

2. Уменьшая напряжение поворотом ручки «Рег U»на панели кассеты влево, получите петлю предельного цикла. Петля предельного цикла соответствует такому амплитудному значению напряженности электрического поляE, ниже которого предельный цикл исчезает, то есть уменьшается площадь петли гистерезиса.

3. Перерисуйте на кальку петлю гистерезиса, соблюдая масштаб.

4. С помощью координатной сетки осциллографа измерьте по вертикали координату y₀ вершины петли гистерезиса. Для этого определите положительное (+y₀ ) и отрицательное (-y₀ ) значения координаты вершины петли. Возьмите среднее арифметическое из модулей полученных значений. Запишите значение коэффи-циентаKотклонения электронного луча по вертикальной оси (цена деления вертикальной сетки осциллографа). Значение коэффициентаKвидно в окне пере-ключателяV/ДЕЛ каналаБ. Обратите вниманиена размерность коэффициента K.

Определите напряжение U₂формуле:

. (17)

Рассчитайте по формуле (12) величину полной поляризованности P_n.

(C₂ = 0,22 мкФ, значение S указано на панели прибора).

5. Для определения остаточной поляризованности P₀ измерьте координатуy_остпо вертикали, соответствующую координатеx= 0 по горизонтали (напряженность электрического поля в этом случае равна нулю). Определите напряжениеU₂с учетом формулы (17), соответствующее координатеy_ости остаточную поляризованностьP₀ по формуле (12).

6. Определите коэрцитивную силу E_Ксегнетоэлектрика. Для этого измерьте по горизонтали положительное ( +x _к ) и отрицательное ( -x _к ) значения точки пересечения петли с осью абсцисс (y = 0). Возьмите среднее арифметическое из модулей этих двух значений и рассчитайте напряжениеU₁по формуле:

. (18)

Здесь K^/- коэффициент отклонения электронного луча по горизонтали (цена

деления горизонтальной сетки осциллографа). Значение коэффициента K^/видно в

окне переключателя V/ДЕЛ канала А. Обратите внимание на размерность

коэффициента K^/. Затем по формуле (16) определите коэрцитивную силу E _К

(R₁= 1 Мом,R₂= 56 кОм, значениеdуказано на панели прибора).

Задание 2. Определение тангенса угла диэлектрических потерь.

1. Измерьте координаты x₀иy₀вершины петли гистерезиса, для чего определите их координаты + x₀ и - x₀ , + y₀ и - y₀и возьмите среднее арифметическое из соответствующих модулей полученных значений.

2. Наложив кальку с нарисованной петлей гистерезиса (п.3 задания 1) на милли-метровую бумагу, определите площадь S_Г петли гистерезиса.

3. Вычислите тангенс угла диэлектрических потерь по формуле:

, (19)

где S_Г- площадь петли гистерезиса в координатахx, y;

x₀ ,y₀ - координаты вершины петли гистерезиса.

Задание 3. Определение зависимости диэлектрической проницаемости от напряженности электрического поля.

1. Измерьте координаты x₀ ,y₀петли предельного цикла, определите коэффициенты K и K^/, а также измерьте напряжениеU по показанию вольтметра.

2. Получите четыре частных цикла, поворачивая влево ручку «Рег U» на панели кассеты. Для каждого цикла измерьте x₀ ,y₀,K , K^/ иU. Запишите результаты в таблицу.

3. Вычислите значение диэлектрической проницаемости для всех циклов по формуле (20) и запишите эти данные в таблицу:

. (20)

Напряжение U₂находите с учетом формулы (17) и соответствующей координатыy₀для каждого цикла отдельно (C₂ = 0,22 мкФ,  ₀ = 8,8510^-12Ф/м , значенияSиdуказаны на панели прибора).

4. Вычислите значение напряженности электрического поляEпо формуле (16) для всех циклов и запишите эти данные в таблицу. НапряжениеU₁для формулы (16) находите с учетом выражения (18) и соответствующей координатыx₀ для каждого цикла (R₁= 1 Мом,R₂= 56 кОм).

5. Постройте график зависимости диэлектрической проницаемости от напряженности электрического поля.

Таблица

№ петли	U, B	y0, дел.	К В/дел	U2, B	x0, дел.	К^/, В/дел	U1, B		E, B/м