Подготовка приборов к работе

Перед включением осциллографа органы управления, расположенные на его передней панели, установите в следующие положения:

Ручку С Е Т Ь нажмите (питание отключено)

Ручку _Q- ЯРКОСТЬпереведите в среднее положение

Ручку - ФОКУС– в среднее положение

Ручку - в среднее положение

Ручки каналов А, Б в среднее положение

Ручку НОРМ-ИЗМЕР нажмите

Ручки плавной регулировки усиления V/ДЕЛ канала А и канала Б поверните вправо по часовой стрелке до щелчка.

Переключатель НОРМ-ТВ в положение НОРМ

Переключатель ОДНОКР-ЖДУЩ-АВТ в положение АВТ

Переключатель ВНУТР-ВНЕШ-СЕТЬ в положение ВНУТР

Переключатель СИНХР-РЕЖИМ в положение X - Y

Переключатель ВРЕМЯ\ДЕЛ в положение X - Y. В этом положении отключается генератор развертки осциллографа от горизонтально отклоняющих пластин.

Остальные органы управления могут быть в произвольном положении.

Подготовьте источник питания к работе. Для этого ручку «12 В-120 В»на панелиисточника установите в среднее положение.

Подготовьте кассету ФПЭ-02 к работе. Установите ручку «Рег U» кассеты в среднее положение.

Все вышеназванные приборы расположены на стойке. Стойка имеет собственный шнур питания.

После проверки преподавателем или лаборантом схемы включайте все приборы в сеть. Для этого подключите шнур питания стойки в сеть 220 В на основном электрощитке. Шнур питания находится в правом углу стойки; основной электрощиток находится рядом со стойкой.

Подключите шнуры питания осциллографа, вольтметра и источника питания к сетевым розеткам, расположенным на стойке. Розетка с занулением для осциллографа находится под стойкой слева, розетка с занулением для вольтметра – под стойкой справа. Розетка для источника питания находится на стойке слева.

Нажмите белую кнопку на основном электрощитке, затем включите тумблеры «СЕТЬ» на стойке слева и справа. При этом загорятся сигнальные светодиоды на стойке. Включите кнопку «СЕТЬ»осциллографа (вытянуть на себя), включите тумблер «СЕТЬ»источника питания, включите тумблер «СЕТЬ»вольтметра , нажмите клавишу U ~(для переменногонапряжения)на вольтметре.

После нагрева приборов на экране осциллографа должна появиться петля гистерезиса. Добейтесь четкого изображения петли на экране с помощью ручек «ЯРКОСТЬ» и «ФОКУС»осциллографа.

Установите петлю гистерезиса в центре экрана осциллографа используя ручку перемещения луча по вертикали канала Б и ручку перемещения луча по горизонтали канала А. На передней панели осциллографа эти ручки обозначены вертикальными и горизонтальными стрелками. С помощью переключателя V/ДЕЛканала Б на осциллографе получите удобное для наблюдения и измерения изображение петли на экране (по вертикали). Переключателем V/ДЕЛканала А получите удобное для наблюдения и измерения изображение петли на экране (по горизонтали). С помощью ручки «12 В-120 В»на панели источника питания подберите величину постоянной составляющей напряжения для получения симметричного изображения петли гистерезиса.

Выполнение измерений

Задание 1. Определение полной поляризованностиP_n, остаточной

поляризованностиP₀и коэрцитивной силыE_К.

1. Установите ручку «Рег U» на панели кассеты ФПЭ-02 в крайнее правое положение для получения максимальной петли гистерезиса.

2. Уменьшая напряжение поворотом ручки «Рег U» на панели кассеты влево, получите петлю предельного цикла. Петля предельного цикла соответствует такому амплитудному значению напряженности электрического поля E, ниже которого предельный цикл исчезает, то есть уменьшается площадь петли гистерезиса.

3. Перерисуйте на кальку петлю гистерезиса, соблюдая масштаб.

4. С помощью координатной сетки осциллографа измерьте по вертикали координату y₀ вершины петли гистерезиса. Для этого определите положительное (+ y₀ ) и отрицательное (- y₀ ) значения координаты вершины петли. Возьмите среднее арифметическое из модулей полученных значений. Запишите значение коэффи-циента K отклонения электронного луча по вертикальной оси (цена деления вертикальной сетки осциллографа). Значение коэффициента K видно в окне пере-ключателя V/ДЕЛканала Б. Обратите внимание на размерность коэффициента K.

Определите напряжение U₂ формуле:

. (17)

Рассчитайте по формуле (12) величину полной поляризованности P_n.

(C₂ = 0,22 мкФ, значениеSуказано на панели прибора).

5. Для определения остаточной поляризованности P₀измерьте координату y_ост по вертикали, соответствующую координате x = 0 по горизонтали (напряженность электрического поля в этом случае равна нулю). Определите напряжение U₂ с учетом формулы (17), соответствующее координате y_ост и остаточную поляризованность P₀по формуле(12).

6. Определите коэрцитивную силу E_К сегнетоэлектрика. Для этого измерьте по горизонтали положительное ( + x _к ) и отрицательное ( - x _к ) значения точки пересечения петли с осью абсцисс (y = 0). Возьмите среднее арифметическое из модулей этих двух значений и рассчитайте напряжение U₁ по формуле:

. (18)

Здесь K^/ - коэффициент отклонения электронного луча по горизонтали (цена

деления горизонтальной сетки осциллографа). Значение коэффициента K^/ видно в

окне переключателя V/ДЕЛканала А.Обратите внимание на размерность

коэффициента K^/. Затем по формуле (16) определите коэрцитивную силу E _К

(R₁ = 1 Мом, R₂ = 56 кОм, значение d указано на панели прибора).

Задание 2. Определение тангенса угла диэлектрических потерь.

1. Измерьте координаты x₀ и y₀ вершины петли гистерезиса, для чего определите их координаты + x₀ и - x₀ , + y₀ и - y₀ и возьмите среднее арифметическое из соответствующих модулей полученных значений.

2. Наложив кальку с нарисованной петлей гистерезиса (п.3 задания 1) на милли-метровую бумагу, определите площадь S_Г петли гистерезиса.

3. Вычислите тангенс угла диэлектрических потерь по формуле:

, (19)

где S_Г - площадь петли гистерезиса в координатах x, y;

x₀ , y₀ - координаты вершины петли гистерезиса.

Задание 3. Определение зависимости диэлектрической проницаемости от напряженности электрического поля.

1. Измерьте координаты x₀ , y₀ петли предельного цикла, определите коэффициенты K и K^/, а также измерьте напряжение U по показанию вольтметра.

2. Получите четыре частных цикла, поворачивая влево ручку «Рег U»на панели кассеты. Для каждого цикла измерьте x₀ , y₀, K , K^/ и U. Запишите результаты в таблицу.

3. Вычислите значение диэлектрической проницаемости для всех циклов по формуле (20) и запишите эти данные в таблицу:

. (20)

Напряжение U₂ находите с учетом формулы (17) и соответствующей координаты y₀ для каждого цикла отдельно (C₂ = 0,22 мкФ, e ₀ = 8,85 × 10^-12 Ф/м , значения S и d указаны на панели прибора).

4. Вычислите значение напряженностиэлектрического поля E по формуле (16) для всех циклов и запишите эти данные в таблицу. Напряжение U₁ для формулы (16) находите с учетом выражения (18) и соответствующей координаты x₀ для каждого цикла (R₁ = 1 Мом, R₂ = 56 кОм).

5. Постройте график зависимости диэлектрической проницаемости от напряженности электрического поля.

Таблица