6. Практическое применение сегнетоэлектриков.

Сегнетоэлектрики используются для изготовления конденсаторов большой емкости при малых размерах, что имеет существенное значение для уменьшения веса и габаритов радиотехнических устройств. На основе сегнетоэлектриков создают пленочные конденсаторы, которые применяются в электронно-счетных машинах как «ячейки памяти». Нелинейная зависимость =f(E) для сегнетоэлектриков позволяет использовать их в радиоэлектронике и автоматике для настройки колебательных контуров, автоматической перестройки частоты в генераторах в качестве частотных модуляторов. Такие диэлектрики как титанат бария, сегнетова соль широко применяются в качестве генератора и приемника ультразвуковых волн.

7. Получение петли гистерезиса на экране осциллографа.

Для получения петли гистерезиса, т.е. зависимости D=f(E) на экране осциллографа (ЭО) достаточно подать на вертикально отклоняющие пластины напряжениеU_y, пропорциональное вектору индукцииD(U_y~ D), а на горизонтально отклоняющие –U_х, пропорциональное напряженностиЕ поля(U_х~ Е).

Принципиальная схема установки для исследования сегнетоэлектриков представлена на рис. 17.

Одно и тоже напряжениеUподается на делитель из последовательно соединенных сопротивленийR₁иR₂и на последовательно соединенные конденсаторыС₀иС. Между пластинами конденсатораСнаходится исследуемый диэлектрик.

Индукция Dэлектростатического поля внутри сегнетоэлектрика равна поверхностной плотностизарядов на пластинах конденсатора

.

Но , гдеS– площадь пластин конденсатораС,q– заряд одной из пластин этого конденсатора.

Тогда

.

Поскольку конденсаторы СиС₀соединены последовательно, зарядыqна их пластинах одинаковы. Поэтому напряжение на конденсатореС₀равно

Иными словами, напряжение на конденсаторе С₀, подаваемое на вертикально отклоняющие пластины пропорционально вектору электрической индукции.

Докажем теперь, что напряжение U_хна горизонтально отклоняющих пластинах пропорционально напряженностиЕ. В данной схеме емкость конденсатораСзначительно меньшеС₀(С<<С₀). Так как сопротивление обратно пропорционально емкости (), то практически все напряжениеUприложено к конденсаторуС. Это напряжение связано с напряженностьюЕсоотношением

,

где d– расстояние между пластинами конденсатораС.

Пусть отношение сопротивлений в делителе равно целому числу n, т.е.

.

Тогда

,

т.е. U_х~Е.

Таким образом в данной схеме U_y~ D,U_х~ Е. Так как на обе пары пластин осциллографа напряжение подается одновременно, то электронный луч описывает на экране линию, изображающую зависимостьD=f(E), т.е. петлю гистерезиса.

Размеры петли зависят от напряжения U. МеняяU, можно получить на экране ряд петель гистерезиса различных по своей площади. По максимальной петле определяютсяD_r,Е_С, тангенс угла диэлектрических потерь для данного сегнетоэлектрика. ИзмеривDиЕ, соответствующие вершине каждой петли гистерезиса, можно построить первоначальную кривую зависимостиD=f(E). Рассчитав по формуледиэлектрическую проницаемость для нескольких значенийЕ, можно построить график=f(E).

Для определения точки Кюри нужно нагреть сегнетоэлектрик и следить за изменением максимальной петли гистерезиса. Температура, при которой петля превратится в прямую линию, и есть точка Кюри.