ftJan Kędzierski Grzegorz Karczewski	Prowadzący:	Laboratorium: Fizyka H2 Ćwiczenie: 14AiB
			grupa: wtorek 14^15	Proste i odwrotne zjawisko piezoelektryczne
					Ocena:
data: 23.11.2004

I. Zjawisko piezoelektryczne proste.

1.Układ pomiarowy:

a)Miernik uniwersalny METEX M-3850.

b)Układ pomiarowy:

par. układu:

2.Tabela pomiarów:

Pomiar	r[cm]
			r=4cm	r=6cm	r=8cm	r=10cm	r=12cm	r=14cm	r=16cm	r=18cm
		1	1,850	2,105	2,270	2,317	2,509	2,634	2,888	2,817
		2	1,963	2,133	2,395	2,379	2,516	2,424	2,790	2,867
		3	1,874	2,140	2,253	2,442	2,501	2,600	2,779	2,883
		4	1,890	2,093	2,363	2,281	2,553	2,630	2,800	2,808
		5	1,950	2,034	2,282	2,444	2,530	2,646	2,651	2,882
		6	2,066	2,178	2,336	2,398	2,563	2,675	2,704	2,981
[v]		1,933	2,114	2,317	2,376	2,529	2,602	2,769	2,874
[v]		0,033	0,021	0,025	0,028	0,011	0,037	0,034	0,026
F [N]		1,902	2,853	3,804	4,755	5,705	6,656	7,607	8,558
[N]		0,002	0,002	0,003	0,005	0,006	0,007	0,008	0,009
[%]		0,1	0,1	0,1	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
d
[%]		0,9	2,1	1,7	2,3	2,2	2,2	1,6	2,1

3. Wykres zależności napięcia generowanego w zależności od odległości ciężarka od osi. U=f(r).

Wyliczmy siłę nacisku odważnika na próbkę

Wyliczamy moduł piezoelektryczny badanej próbki:

,

a po przekształceniu

U - napięcie odczytane z miernika

d - modół piezoelektryczny

M - masa odważnika

g - przyspieszenie ziemskie

C - pojemność kondensatora znajdującego się w układzie pomiarowym

R - odległość osi obrotu od trzpienia

r - odległość odważnika od osi obrotu

Korzystamy z metody regresji liniowej (wykres orientacyjny):

prosta y=Ax+B

II. Zjawisko piezoelektryczne odwrotne:

1. Układ pomiarowy:

2. Tabela pomiarów:

x		h	C
[mm]	[mm]	[mm]	[pF]
6,32	0	0,113	180,3
6,57	0,25	0,363	92,7
6,82	0,5	0,613	68,4
7,07	0,75	0,863	57,4
7,32	1,00	1,113	52,7
7,57	1,25	1,363	46,9
7,82	1,50	1,613	44,0
8,07	1,75	1,863	41,8
8,57	2,25	2,363	38,9
9,07	2,75	2,863	36,9
9,57	3,25	3,363	35,6
10,07	3,75	3,863	34,7
10,57	4,25	4,363	33,9
11,07	4,75	4,863	33,3
12,07	5,75	5,863	32,4
13,07	6,75	6,863	31,7
14,07	7,75	7,863	31,3
15,07	8,75	8,863	31,0
16,07	9,75	9,863	30,7
17,07	10,75	10,863	30,5
18,07	11,75	11,863	30,4
19,07	12,75	12,863	30,3

- zmiana odległości między okładzinami kondensatora

- odczyt z mikrometru

- początkowa odległość miedzy okładzinami

- przenikalność w próżni

- powierzchnia okładzin kondensatora

- początkowa pojemność kondensatora w x₀

3. Wykres zależności pojemności od odległości okładzin C=f(1/h):

Z aproksymacji wykresu można wywnioskować ze pojemność złącz i doprowadzeń wynosiła ok.:

C_d=23pF4. Wyznaczenie zależności deformacji
próbki do napięcia

przyłożonego do próbki :

U	CpU	C
[v]	[pF]	[pF]	[mm]
200	217	194	0,0236
180	218	195	0,0230
160	221	198	0,0215
140	223	200	0,0204
120	226	203	0,0189
100	231	208	0,0165
80	233	210	0,0156
60	236	213	0,0142
40	240	217	0,0125
20	244	221	0,0107
0	249	226	0,0087
-20	256	233	0,0061
-40	261	238	0,0042
-60	268	245	0,0017
-80	275	252	-0,0006
-100	284	261	-0,0034
-120	298	275	-0,0073
-140	304	281	-0,0089
-160	312	289	-0,0109
-180	322	299	-0,0132
-200	331	308	-0,0152

4. Wykres zależności deformacji od napiecia przyłożonego do probki
   :

Na wykresie wyraznie widac wpływ C_d zatem zaznaczono również poprawke.

5. Wyliczenie modułu piezoelektrycznego (wykres orientacyjny):

prosta y=Ax+B

III Wnioski:

Jak widać z powyższych obliczeń moduły piezoelektryczne zostały wyznaczone poprawnie rząd jednostek się zgadza. Badając zjawisko piezoelektryczne przeprowadzone w pierwszej części ćwiczenia przebiegło w miarę bez problemów. Trudności okazały się z dopiero przy obliczaniu błędów. Niestety wyniki nieco się różniły od siebie mimo ze to była wciąż ta sama próbka. Zmieniając nacisk na próbkę obserwowaliśmy max napięcie jakie wskazał nam woltomierz wartości szczytowych. Błędy mogły wyniknąć przede wszystkim z nie poprawnego rozładowywaniem kondensatora pomocniczego oraz nie równomiernego unoszenia obciążenia z próbki.

W trakcie badania zjawiska piezoelektrycznego odwrotnego poważne błędy wprowadziły nam pojemności układu pomiarowego. Tak np. poj kabli zacisków itp. Tak czy inaczej wynik zgadzał się z oczekiwanym. Szkoda tylko ze wykres początkowo był niesymetryczny. Po przyłożeniu napięcia do próbki, próbka zmieniała wielkości fizyczne. Wraz ze zwiększająca się odległością okładzin kondensatora pojemność malała. Należało z wykres aproksymować i zaobserwować do jakiej wartości zmierzał. Wtedy wpływ odległości okładzin już nie wpływał na wykres który zatrzymał się na ok. 23pF.

---