ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
8
поляризованностью Р , которая равна дипольному моменту единицы объема
диэлектрика.
Для описания электрического поля в диэлектриках удобнее
пользоваться не напряженностью Е , а электрическим смещением
( индукцией ) D, т.к. линии индукции в отличие от линий напряженности на
границе диэлектриков не прерываются . Индукция D = ε
0
εЕ , а величины D, Е
и Р связаны соотношением D =ε
0
Е + Р. Т.к. для
сегнетоэлектриков ε››1, то D=Р, т.е. зависимости D(Е )
и Р(Е ) равнозначны . На рис.1 показана типичная
зависимость D(Е ), называемая петлей гистерезиса . До
внесения сегнетоэлектрика в электрическое поле его
поляризованность Р=0, т.к. поляризация одних
доменов компенсируется противоположно
направленной поляризацией других (точка О ). При
изменении внешнего поля происходит переориентация
доменов, что приводит к нарастанию
поляризованности Р (участок ОА). При достижении достаточно больших
напряженностей поля все домены будут ориентированы вдоль поля Е и с
дальнейшим увеличением Е поляризованность Р практически не изменяется .
При уменьшении поля Е поляризованность будет изменяться не по кривой
АО, а по новой кривой АВ, расположенной выше кривой АО, т.е. при
нулевом поле сегнетоэлектрик остается поляризованным с остаточной
индукцией D
0
. Чтобы полностью деполяризовать образец, необходимо
создать поле Е
к
противоположного направления . Абсолютное значение Е
к
называется электрической коэрцитивной силой. При дальнейшем увеличе-
нии поля снова наступает насыщение. При циклическом изменении поля
образуется замкнутая кривая ABFCA, называемая петлей гистерезиса .
По виду петли гистерезиса судят о свойствах сегнетоэлектрика.
Величина
∫
= DdEω представляет энергию , приведенную к единице объема
сегнетоэлектрика, необходимую для одного цикла переполяризации . Т .е. для
определения ω необходимо вычислить площадь петли гистерезиса в
координатах D=f(Е ). В этих же координатах определяют его остаточную
индукцию D
0
и коэрцитивную силу Е
к
.
Методика измерений
Петлю гистерезиса легко воспроизвести на экране осциллографа.
Очевидно , для этого на Х - вход осциллографа необходимо подать
напряжение, пропорциональное напряженности Е , а на Y-вход –
напряжение, пропорциональное D. Схема измерений , известная как схема
Сойера-Тауэра, показана на рис.2. От источника, представляющего понижа-
ющий трансформатор, переменное напряжение подается на два
последовательно соединенных конденсатора С
s
и С
0
. Конденсатор С
s
–
Е
D
O
A
C
D
E
к
0
Рис.1
Р
В
F
8
поля риз ованностью Р , которая равна д ипольном у м ом енту ед иницы объ ем а
д иэлектрика.
Д ля описания электрического поля в д иэлектриках уд обнее
польз оваться не напря ж енностью Е , а электрическим см ещ ением
(инд укцией) D, т.к. линии инд укции в отличие от линий напря ж енности на
границед иэлектриков не преры ваю тся . И нд укция D = ε0 εЕ , а величины D, Е
и Р свя з аны соотношением D =ε0Е + Р. Т .к. д ля
Р D
сегнетоэлектриков ε››1, то D=Р, т.е. з ависим ости D(Е )
и Р(Е ) равноз начны . Н а рис.1 показ ана типичная A
з ависим ость D(Е ), наз ы ваем ая петлей г истерез иса. Д о D 0
внесения сегнетоэлектрика в электрическое поле его В Е
поля риз ованность Р =0, т.к. поля риз ация од них O C
д ом енов ком пенсируется противополож но
направленной поля риз ацией д руг их (точка О ). При F
из м енении внешнего поля происход ит переориентация Eк
д ом енов, что привод ит к нарастанию Рис.1
поля риз ованности Р (участок О А ). При д остиж ении д остаточно больших
напря ж енностей поля все д ом ены буд ут ориентированы вд оль поля Е и с
д альнейшим увеличением Е поля риз ованностьР практически неиз м еня ется .
При ум еньшении поля Е поля риз ованность буд ет из м еня ться не по кривой
А О , а по новой кривой А В , располож енной вы ше кривой А О , т.е. при
нулевом поле сегнетоэлектрик остается поля риз ованны м с остаточной
инд укцией D0. Чтобы полностью д еполя риз овать образ ец, необход им о
соз д ать поле Е к противополож ного направления . А бсолю тное з начение Е к
наз ы вается электрической коэрцитивной силой. При д альнейшем увеличе-
нии поля снова наступает насы щ ение. При циклическом из м енении поля
образ уется з ам кнутая кривая ABFCA, наз ы ваем ая петлей гистерез иса.
По вид у петли г истерез иса суд я т о свойствах сег нетоэлектрика.
В еличина ω = ∫ DdE пред ставля ет энергию , привед енную к ед инице объ ем а
сегнетоэлектрика, необход им ую д ля од ного цикла переполя риз ации. Т .е. д ля
опред еления ω необход им о вы числить площ ад ь петли гистерез иса в
коорд инатах D=f(Е ). В этих ж е коорд инатах опред еля ю т его остаточную
инд укцию D0 и коэрцитивную силу Е к .
М етоди ка и змер ени й
Петлю гистерез иса легко воспроиз вести на экране осциллограф а.
О чевид но, д ля этого на Х -вход осциллограф а необход им о под ать
напря ж ение, пропорциональное напря ж енности Е , а на Y-вход –
напря ж ение, пропорциональное D. Схем а из м ерений, из вестная как схем а
Сойера-Т ауэра, показ ана на рис.2. О т источника, пред ставля ю щ его пониж а-
ю щ ий трансф орм атор, перем енное напря ж ение под ается на д ва
послед овательно соед иненны х конд енсатора С s и С 0. К онд енсатор С s –
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- …
- следующая ›
- последняя »
