САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕТРА ВЕЛИКОГО

КАФЕДРА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКИ

Группа 3251401/00001 К работе допущен___________

Студент Князев С. А. Работа выполнена___________

Преподаватель Савченко Г. М. Отчет принят_______________

Рабочий протокол и отчет

по лабораторной работе № 2.01

ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКА

1. 
   Цель работы:
   

Исследовать температурную зависимость диэлектрической проницаемости сегне­тоэлектрика, вычислить постоянную Кюри-Вейса.

2. 
   Задачи, решаемые при выполнении работы:
   

1) Измерить емкость сегнетоэлектрического образца в диапазоне температур 60-120°С.

2) Найти температуру Кюри Θ_k.

3) Выделить область действия закона Кюри-Вейса.

4) Вычислить постоянную Кюри-Вейса.

3. 
   Объект исследования:
   

Образец из титаната бария с примесью стронция

4. 
   Метод экспериментального исследования:
   

Многократные измерения температурной зависимости диэлектрической проницаемо­сти сегнетоэлектрика.

5. 
   Рабочие формулы:
   

1) – диэлектрическая проницаемость; 3) - погрешность

2) – электроемкость; постоянной Кюри-Вейса;

5. 
   Измерительные приборы:
   

   №п/п	Наименование	Тип прибора	Используемый диапазон	Погрешность прибора
   1	Измеритель температуры MASTECH MS6500	цифровой	0°C ÷ 120°C	1°C
   2	Измеритель емкости MS6013	цифровой	0 nF ÷ 20 nF	0,01 nF

6. 
   Схема установки:
   

---

Образец 1 в форме прямоугольного параллелепипеда изготовлен из титаната бария с примесью стронция. Образец помещен в нагреватель 2. Две противоположные грани об­разца, площадью S каждая, покрыты тонким слоем серебра 3. Эти слои создают надежный контакт с кристаллом и служат «пластинами» конденсатора, заполненного исследуемым сегнетоэлектриком. Толщина образца d есть расстояние между пластинами этого конден­сатора. Измерив его емкость C, можно вычислить диэлектрическую проницаемость иссле­дуемого материала по формуле (2). Емкость измеряют прибором 5. Для измерения темпе­ратуры образца используется измеритель температуры 4 с термопарой.

5. 
   Результаты прямых измерений и их обработки (таблицы, примеры расчетов):
   

Таблица 1. Результаты измерений и их обработки

Номер измерения	t,	T, K	C, нФ	Номер измерения	t,	T, K	C, нФ
1	23	296	3,00	16	93	366	7,30
2	30	303	3,01	17	96	369	8,96
3	40	313	3,08	18	99	372	11,87
4	50	323	3,23	19	102	375	15,79
5	60	333	3,47	20	105	378	17,45
6	63	336	3,57	21	108	381	17,53
7	66	339	3,69	22	111	384	16,80	1,43
8	69	342	3,83	23	114	387	15,60	1,54
9	72	345	4,00	24	117	390	14,37	1,68
10	75	348	4,20	25	120	393	13,15	1,83
11	78	351	4,45
12	81	354	4,74
13	84	357	5,11
14	87	360	5,62
15	90	363	6,35

---

На основе полученных данных построен график зависимости C = C(T). По нему нашел температуру Кюри и соответствующее ей максимальное значение емкости . По формуле (2) вычислил максимальное значение диэлектрической проницаемости :

ε₀ = 8,85 ∙ 10^-12 Ф/м;

; S= 544 мм²;

d = 2 мм;

5. 
   Расчет результатов косвенных измерений (таблицы, примеры расчетов):
   

Для каждого значения выше точки Кюри по формуле (2) вычислил и занес в табл. 1 значение . Затем построил график зависимости и линейной экстраполяцией вычислил значение равное 352 K. Методом парных точек вычислил и занес в табл.2 коэффициент зависимости .

Таблица 2. Вычисление коэффициента 1/A методом парных точек

Пары точек i - j
22 - 24	-6	-0,24	0,0404		-0,0038	1,4184
23 - 25	-6	-0,29	0,0479		0,0038	1,4184

---

Из полученного среднего значения коэффициента вычислил константу Кюри-Вейса A .

5. 
   Расчет погрешностей измерений (для прямых и косвенных измерений):
   

Погрешность определения температуры Кюри:



Погрешность вычисления максимальной диэлектрической проницаемости:



Погрешность вычисления коэффициента 1/A:



Погрешность вычисления константы Кюри-Вейса:

5. 
   Графики (перечень графиков):
   

Рис. 1. График зависимости C = C (T).



Рис. 2. График зависимости .

5. 
   Окончательные результаты:
   

;

5. 
   Выводы и анализ результатов работы:
   

В ходе проделанной работы мне удалось выяснить, что температура Кюри для об­разца из титаната бария с примесью стронция равна 380 K. Полученное значение с учетом погрешности не соответствует табличному значению равному 393 K, т.к. при легировании сегнетоэлектрика редкоземельными металлами (в нашем случае – стронцием) температура фазового перехода ǀǀ рода изменяется. Доверительный интервал максимальной диэлектрической проницаемости входит в табличный диапазон значений . Полученное значение константы Кюри-Вейса попадает в табличный диапазон значений для сегнетоэлектриков кислородно-октаэдрического типа, к котором относится ,

---

. Результат проделанной работы свидетельствует о достоверности измерений и стабильной работе лабораторной установки.

---

Смотрите также файлы

• Публиковать научные статьи и доклады на конференциях и симпозиумах Участвовать в конкурсах научных проектов.docx

• Вариант Задачи Примечание.doc

• Контрольная работа 1 Цель контрольной работы.docx

• В. И. Слободчиков.docx

• 1. Назначение и возможности Форм Форма.pdf