Лабораторный практикум к спецкурсу «Методы исследования свойств твердых тел» Методические указания (стр. 7 )

Пульсацию переменного тока можно сгладить с помощью приспособле­ний, называемых фильтрами. Наиболее простой способ сглаживания пульсаций - подключить параллельно нагрузке конденсатор. При нарастании тока конденсатор заряжается, при убывании - разряжается через нагрузку, и ток в ней не спадает до нуля. Чем больше емкость конденсатора, тем больше эффект сглаживания пульсаций, меньше меняется величина выпрямленного тока  (рис.6.2г)

  рис.6.2

Форму  выпрямленною  тока  при  двухполупериодном  выпрямлении можно видеть на экране осциллографа, если подключить его к нагрузке так, как показано на рис.6.5  В этой работе исследуется зависимость прямого и обратного тока и сопротивления диода от напряжения, изучается работа однополупериодного и двухполупериодного (мостового) выпрямителей переменного тока.

Порядок выполнения работы

Собрать схему рис.6.3. Установить потенциометр П в «нулевое» положение. Включить электропитание. Изменяя потенциометром входное напряжение через 1В. измерять силу прямого тока в цепи (Iпр.). Результаты измерений записать в таблицу 6.1.

U, B

Iпр., мА

Uд, В

Rпр., Ом

3. Используя данные табл.6.1 вычислить напряжения на диоде Uд (при прямом токе) и занести в таблицу 6.1

           (6.1)

где U - входное напряжение,

-напряжение на резисторе, R=124 Ом

Найти значения прямого сопротивления диода Rпр, для всех значений напряжения Uд:

          (6.2)

Построить графики зависимости ,

  рис.6.3

4. Изменить направление тока в цепи диода (поменять полярность включения диода VD на рис.6.1. Установить потенциометр в «нулевое» положение, а вместо амперметра А2 подключить А1

5. Включить электропитание. Изменяя потенциометром входное напряжение через 1В, измерять силу обратного тока . Результаты измерений записать в табл.6.2.

U, B

, мкА

.,Ом

6.        Используя данные табл.6.2, найти значения обратного сопротивления
диода Кобр для всех значений входного напряжения и записать в табл.6.2.

, - напряжение на обратном сопротивлении

диода. - напряжение на резисторе R= 124 Ом

Так как , то ,  поэтому , следовательно

    (6.3)

Используя данные табл.6.2 построить график зависимости ,

7.        Собрать схему рис.6.4 для исследования работы однополупериодного
выпрямителя.

  рис.6.4

Включить электропитание выпрямителя и осциллографа. Получить на экране осциллографа  устойчивое  изображение  выпрямленного напряжения. Зарисовать полученную осциллограмму. Записать длительность развертки Тх. По длительности развертки и наблюдаемой  осциллограмме  найти  частоту  пульсирующего напряжения (исследуемого сигнала) f

          (6.4)

9. Собрать схему рис.6.5 для  исследования рабсил двухполупериодного выпрямителя.

  Рис.6.5

10. Включить электропитание. Получить на экране осциллографа устойчивое изображение выпрямленного напряжения. Нарисовать полученную осциллограмму, записать длительность развертки. По длительности развертки и наблюдаемой осциллограмме найти частоту пульсирующею напряжения. Контрольные вопросы

Как можно получить (р-n )-переход?

2. Какие устройства называют выпрямителями?

Чем  полупроводниковые  выпрямители  отличаются  от других выпрямителей? На чем основано действие полупроводниковых выпрямителей? Как можно сгладить пульсацию переменного тока?

  Лабораторная работа 7

Изучение электрических свойств сегнетоэлектриков

Цель работы - исследовать зависимость диэлектрической проницаемо­сти от напряженности электрического поля, освоить осциллографический метод наблюдения петли гистерезиса.

  Теоретическое введение

  Диэлектрическая проницаемость большинства кристаллических ди­электриков имеет сравнительно небольшие значения единицы или десятки единиц. Значения обычных диэлектриков практически не зависят от темпе­ратуры, так как для них характерна главным образом индуцированная поля­ризация, которая реализуется благодаря смещению электронных оболочек в атомах.

  Наряду с этим существует ряд кристаллических диэлектриков (титанат бария ВаТiO3, сегнетова соль NаKC4Н4О64Н2О и др.), диэлектрическая про­ницаемость которых может достигать нескольких тысяч (103-104). Кроме того, она является функцией напряженности внешнего электрического поля и достаточно сильно зависит от температуры. Такие диэлектрики в области температур, которая называется полярной фазой, обладают спонтанной поля­ризацией, т. е. имеют дипольный момент единицы объема в отсутствие электрического поля. При определенной температуре (температуре Кюри ) происходит фазовый переход II рода, сопровождающийся изменением сим­метрии кристаллической структуры диэлектрика, и диэлектрик переходит в неполярную фазу. Диэлектрики, обладающие описанными свойствами, назы­ваются сегнетоэлектриками.

  Как правило, сегнетоэлектрик имеет одну точку Кюри, ниже которой он находится в полярной, а выше - в неполярной фазе. Сегнетова соль имеет две точки Кюри: -15°С и +22,5°С, причем она ведет себя как сегнетоэлектрик лишь в температурном интервале, ограниченном указанными значениями.

  Сегнетоэлектрики характеризуются доменами - областями с различны­ми направлениями вектора поляризации . В отсутствие внешнего электри­ческого поля суммарный дипольный момент макроскопического образца ра­вен нулю, т. к. поляризация одних доменов компенсируется противоположной поляризацией других.

  При внесении сегнетоэлектрика во внешнее электрическое поле он поляризуется. Вначале увеличение поляризации связано с тем, что гра­ницы между доменами смещаются так, что объемы энергетически выгодных доменов (доменов, поляризованных по полю) увеличиваются за счет доме­нов, поляризованных против поля, а затем, с увеличением напряженности электрического поля , за счет поворота вектора поляризации . В доста­точно сильном поле достигается состояние насыщения, когда весь образец однородно поляризован по полю и его поляризация не изменяется при дальнейшем увеличении .

Для обычных диэлектриков связь между и в области не слишком сильных полей линейна

 

где - диэлектрическая восприимчивость,