Ćwiczenie 8

Badanie ferroelektrycznych właściwości ceramiki BaTiO₃.

I. Badanie pętli histerezy ferroelektrycznej w temperaturze pokojowej.

1. Zmierzyć mikroskopem grubość badanej próbki.

2. Próbkę umieścić w uchwycie.

3. Zmontować układ wg schematu.

4. Otrzymać skompensowaną pętlę histerezy w temperaturze pokojowej (zanotować tą temperaturę).

Nie włączać piecyka.

W tym celu należy:

• włączyć do sieci wtyczki sieciowe oscyloskopu, układu Sawera-Towera i multimetru Metex;

• włączyć oscyloskop przyciskiem Power (1) (patrz rysunek), wyregulować plamkę potencjometrami (2), sprawdzić położenie przełączników sygnału (3) (pozycja DC) ;

• włączyć układ Sawera-Towera i multimetr Metex, przełączyć go na zakres 200mV DC;

• wolno podwyższając napięcie autotransformatora otrzymać na ekranie obraz pętli histerezy (nie przekraczać napięcia, które odpowiada natężeniu pola w próbce 1500V/mm);

• dobrać pojemność C_O;

• skompensować pętlę potencjometrami X;

• odrysować kształt pętli (wraz z podziałką na oscyloskopie) na papierze milimetrowym;

• zanotować wszystkie dane potrzebne do obliczeń E_C i P_R: napięcie skuteczne U_SK, pojemność C_O, nastawę dzielnika Y oscyloskopu (4).

II. Badanie temperaturowej zależności PR i EC.

1. Włączyć do sieci piecyk. Rozpocząć grzanie. Ustabilizować temperatury kolejno 40, 60, 80, 100, 120, 140°C.

2. Kształt pętli histerezy odrysować z ekranu oscyloskopu dla podanych temperatur (aż do zniknięcia pętli).

3. Zanotować dokładną temperaturę zaniku pętli.

4. Narysować wykresy P_R(T), E_C(T) dla wszystkich punktów pomiarowych.

III. Zakończenie ćwiczenia.

1. Wyłączyć grzanie piecyka z próbką.

2. Multimetr V540 przełączyć na zakres 1000V i wyłączyć go.

3. Obniżyć napięcie autotransformatora (w układzie Sawera-Towera) do zera.

4. Wyłączyć układ Sawera-Towera.

5. Wyłączyć oscyloskop.

6. Wyjąć wtyczkę piecyka z sieci.

Zagadnienia do kolokwium.

Kryształy, kryształy ferroelektryczne, domeny, polaryzacja, przepolaryzowanie, pętla histerezy ferroelektrycznej, polaryzacja spontaniczna, indukowana, orientacyjna, szczątkowa, pole koercji, układ Sawera-Towera.

Literatura.

[1] J.Dudek „Technologia, właściwości i zastosowanie ceramiki ferroelektrycznej” (skrypt UŚ).

[2] G.Smoleński, N.Krajnik „Ferroelektryki i antyferroelektryki”.

[3] J.Hańderek „Wstęp do fizyki ferroelektryków”.

[4] Ch.Kittel „Wstęp do fizyki ciała stałego”.

[5] F. Kaczmarek „Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki dla zaawansowanych”.

Zależność siły termoelektrycznej termoogniwa miedź-konstantan od różnicy

temperatur mierzonej względem ⁰C

^0C	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	0	0,040	0,080	0,120	0,160	0,200	0,240	0,280	0,320	0,360
10	0,400	0,440	0,480	0,520	0,560	0,600	0,640	0,680	0,720	0,760
20	0,800	0,841	0,882	0,923	0,964	1,005	1,046	1,087	1,128	1,169
30	1,210	1,252	1,294	1,336	1,378	1,420	1,462	1,504	1,546	1,588
40	1,630	1,672	1,714	1,756	1,798	1,840	1,882	1,924	1,966	2,008
50	2,050	2,093	2,136	2,179	2,222	2,265	2,308	2,351	2,394	2,437
60	2,480	2,523	2,566	2,609	2,652	2,695	2,738	2,781	2,824	2,867
70	2,910	2,950	2,990	3,030	3,086	3,130	3,174	3,218	3,262	3,306
80	3,350	3,395	3,440	3,485	3,530	3,575	3,620	3,665	3,710	3,755
90	3,800	3,845	3,890	3,935	3,980	4,025	4,070	4,115	4,160	4,225
100	4,250	4,296	4,342	4,388	4,434	4,480	4,526	4,572	4,618	4,664
110	4,710	4,757	4,804	4,851	4,898	4,945	4,992	5,039	5,086	5,133
120	5,180	5,227	5,274	5,321	5,368	5,415	5,468	5,509	5,556	5,603
130	5,650	5,698	5,746	5,794	5,842	5,890	5,938	5,986	6,034	6,082
140	6,130	6,179	6,228	6,277	6,326	6,375	6,424	6,473	6,522	6,571
150	6,620	6,670	6,720	6,770	6,830	6,870	6,920	6,970	7,020	7,070
160	7,120	7,171	7,222	7,273	7,324	7,375	7,426	7,477	7,528	7,519
170	7,630	7,682	7,734	7,786	7,838	7,890	7,942	7,994	8,046	8,096
180	8,150	8,202	8,254	8,306	8,358	8,410	8,462	8,514	8,566	8,618
190	8,670	8,723	8,776	8,829	8,882	8,935	8,988	9,041	9,094	9,141
200	9,290	9,347	9,405	9,462	9,520	9,577	9,635	9,693	9,750	9,807
210	9,865	9,922	9,980	10,037	10,095	10,152	10,210	10,267	10,325	10,382
220	10,440	10,486	10,532	10,578	10,624	10,670	10,716	10,762	10,808	10,854
230	10,900	10,956	11,012	11,068	11,124	11,180	11,236	11,292	11,348	11,404
240	11,460	11,515	11,570	11,625	11,680	11,735	11,790	11,845	11,900	11,955
250	12,010	12,066	12,122	12,178	12,234	12,290	12,346	12,402	12,458	12,514
260	12,57	12,627	12,684	12,741	12,798	12,855	12,912	12,969	13,026	13,083
270	13,14	13,197	13,254	13,331	13,368	13,425	13,482	13,539	13,596	13,653
280	13,71	13,767	13,824	13,881	13,938	13,995	14,052	14,109	14,166	14,223
290	14,28	14,338	14,396	14,454	14,512	14,570	14,628	14,686	14,744	14,802
300	14,86	14,918	14,976	15,034	15,092	15,150	15,208	15,266	15,324	15,382
310	15,44	15,50	15,56	15,62	15,68	15,735	15,794	15,835	15,91	15,97
320	16,03	16,09	16,148	16,202	16,266	16,325	16,384	16,443	16,502	16,561
330	16,62	16,68	16,739	16,799	16,859	16,92	16,978	17,038	17,098	17,158
340	17,218	17,278	17,338	17,398	17,459	17,519	17,579	17,639	17,699	17,76
350	17,82	17,88	17,94	18,00	18,06	18,12	18,18	18,24	18,30	18,36
360	18,42	18,48	18,54	18,60	18,66	18,72	18,78	18,84	18,90	18,96
370	19,02	19,08	19,14	19,20	19,26	19,32	19,38	19,44	19,50	19,56
380	19,62	19,68	19,74	19,80	19,86	19,92	19,98	20,04	20,10	20,16
390	20,22	20,28	20,34	20,40	20,46	20,52	20,58	20,64	20,70	20,76
400	20,82	20,88	20,94	21,00	21,06	21,12	21,18	21,24	21,30	21,36

2

---