Ćwiczenie nr 8

• Temat: FERROELEKTRYKI. PĘTLA HISTEREZY

I. Literatura

1. Smolenski G.A. , Krajnik N., Ferroelektryki i antyferroelektryki.

2. Kittel Ch., Wstęp do fizyki ciała stałego.

3. Kaczmarek F.(red.), II pracownia fizyczna.

4. Purcell E.M., Elektryczność i magnetyzm.

5. Sukiennicki A. , Zagórski A., Fizyka ciała stałego.

6. Siergiejew M., Wstęp do fizyki kryształów.

7. Zalewski K., Wykłady z termodynamiki fenomenologicznej i statystycznej.

8. Encyklopedia Fizyki Współczesnej.

• II. Wymagania do kolokwium

• Dielektryk w polu elektrycznym. Polaryzacja. Mechanizmy polaryzacji. Polaryzacja spontaniczna. Ferroelektryki i ich właściwości. Pole koercji i struktura domenowa. Prawo Curie - Weissa.

• Metody wyznaczanie polaryzacji spontanicznej oraz pola koercji.

• Kryształ siarczanu trójglicyny (TGS). Aparatura do wykonania ćwiczenia. Mostek Sawyera i Towera.

III. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest pomiar zależności temperaturowych polaryzacji i pola koercji ferroelektryka - siarczanu trójglicyny.

4. Przebieg ćwiczenia:

Parametry pętli histerezy mierzy się w tym ćwiczeniu za pomocą mostku Sawyera-Towera, którego schemat przedstawia rysunek.

Do płytek odchylania poziomego oscyloskopu przykłada się napięcie proporcjonalne do wartości natężenia E pola polaryzującego próbkę. Do płytek odchylania pionowego oscyloskopu przykłada się napięcie z kondensatora C₀ połączonego szeregowo z badaną próbką ferroelektryczną C_k. Przy szeregowym połączeniu kondensatorów na ich okładkach zgromadzone są jednakowe ładunki:


(1)

Spadek napięcia na kondensatorze C₀ wynosi:


(2)

i jest proporcjonalny do polaryzacji próbki określonej jako gęstość powierzchniowa ładunku polaryzacyjnego;


(3)

gdzie S pole powierzchni próbki (próbka ma kształt walca o wysokości 0,9mm i średnicy 3mm). Na ekranie oscyloskopu otrzymuje się zależność polaryzacji od natężenia pola elektrycznego.




• Schemat układu Sawyera-Towera do obserwacji pętli histerezy dielektrycznej

W celu wykonania ćwiczenia należy:

1. Włączyć termostat.

2. Do mostka Sawyera-Towera podłączyć próbkę oraz oscyloskop zgodnie z oznaczeniami na płycie czołowej mostka. Wymiary próbki 4,65x5,05x1,2mm.

3. Włączyć mostek

4. Ustawić amplitudę napięcia podanego na odchylanie poziome oscyloskopu oraz skompensować stratność próbki oporem R_k, tak aby uzyskać prawidłowy obraz pętli histerezy.

5. Podczas nagrzewania określić polaryzację spontaniczną P_s i pole koercji E_c badanego ferroelektryka w zależności od temperatury. (odchylanie poziome oscyloskopu - 100V/dz, odchylanie pionowe - zgodnie z ustawieniem wzmocnienia na płycie czołowej oscyloskopu).

V. Sprawozdanie z pracy musi zawierać:

1. Krótki teoretyczny opis podstawowych pojęć.

2. Cel prowadzonego badania.

3. Opis doświadczalnej aparatury oraz metody pomiarowej;

4. Wykresy i tabeli wyników pomiarowych;

5. Wnioski - przeprowadzić dyskusję otrzymanych wyników.

6. Spis wykorzystanej literatury.

1

---