Контрольные вопросы
Природа сегнетоэлектричества
- Опишите основные механизмы поляризуемости атомов и ионов в диэлектрике.
- Какова роль локального поля в механизме возникновения спонтанной поляризации в диэлектрике.
- Задача из [1]. Критерий сегнетоэлектричества для нейтральных атомов. Рассмотреть систему из двух нейтральных атомов, находящихся на фиксированном расстоянии $r.$ Пусть поляризуемость каждого атома равна $\alpha .$ Найти соотношение между $\alpha $ и $r,$ при выполнении которого эта система будет сегнетоэлектрической.
- Каковы основные характеристики диэлектрика, которые позволяют отнести его к классу сегнетоэлектриков.
- Какие изменения в доменной структуре ответственны за различные участки основной кривой поляризации.
Эксперимент
- Рассчитайте коэффициент деления переменного напряжения на емкостях $C_{0}$, $C_{x}.$
- Каков уровень помех и величина сдвига фаз в контрольном эксперименте с линейной емкостью и какова связанная с ними величина систематической ошибки.
- Измерьте отклонение температуры образца от комнатной при рабочей частоте напряжения с генератора. Объясните различие, если оно наблюдается.
- Задача из [1]. Влияние воздушного зазора. Если при измерении диэлектрической постоянной сегнетоэлектрика с большой величиной $\varepsilon $ методом измерения емкости конденсатора между пластинкой диэлектрика и обкладками конденсатора существует воздушный зазор толщиной $\delta $, то какова будет ошибка измерения?
Интерпретация полученных данных
- Сравните диэлектрическую проницаемость, определенную двумя методами: по углу наклона основной поляризационной кривой в нулевой точке и методом измерения емкости конденсатора в слабом переменном поле. Объясните различие, если оно наблюдается.
- Наблюдается ли различие температурных зависимостей $\varepsilon (T)$ при нагревании и охлаждении образца. Если да, то с чем это может быть связано.
- По измеренной в работе величине спонтанной поляризации $P_{s}$ оцените сдвиг центра тяжести отрицательных зарядов в элементарной ячейке кристалла относительно центра тяжести положительных зарядов исходя из структуры типа титаната бария.
Содержание отчета
- Схема эксперимента с обозначением номиналов конденсаторов и входных сопротивлений пробников.
- Основные формулы для расчета $E, D, P$ в сегнетоэлектрике.
- График петли гистерезиса предельного цикла при комнатной температуре в координатах $E[\frac Вм] - P[\frac{Кл}{с^2].$
- Значения величин $P_{s}, E_{c}, P_{r}$ с анализом экспериментальной ошибки.
- График зависимости $\varepsilon _{dif}(E)$ и значение $\varepsilon $ в слабом поле.
- График температурной зависимости спонтанной поляризации $P_{s}(T)$ и значение $T_{c}.$
- График температурной зависимости диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика $\varepsilon (T).$ }Значение точки Кюри, определенной по кривой $\varepsilon (T),$ и сравнение с $T_{c},$ которая следует из кривой $P_{s}(T).$
- График зависимости $\ln (\frac{1}{\varepsilon } -\frac{1}{\varepsilon _{C} })$ от $\ln \left(T-T_{C} \right)$ и сравнение определенных по графику параметров $n$ и $C$ со значениями, предсказываемыми законом Кюри – Вейсса.
Далее к описанию лабораторных работ «Электрические и магнитные свойства твердых тел»