otchet_po_fizike

Белорусский Государственный Университет
Информатики и Радиоэлектроники
Кафедра физики
Лабораторная работа № 2.4
Изучение температурной зависимости диэлектрической проницаемости
сегнетоэлектриков вблизи температуры фазового перехода
Выполнил:
ххххх
Проверила:
асс. Полочанская Т. И.
Минск 2012
Цель работа:
1. Изучить поведение диэлектрической проницаемости сегнетоэлектриков
вблизи температуры фазового перехода.
2. Определить постоянную Кюри-Вейсса и тип фазового перехода.
Методические обоснования:
Фазовые переходы (ФП) наблюдаются для многих веществ при
определенной температуре. Переходы в твердом теле между различными
фазами вещества, обладающими разными физическими свойствами,
очевидно должны происходить с перестройкой кристаллической структуры.
Если такая перестройка в твердом теле (при определенной температуре)
происходит скачком, то говорят, что происходит фазовый переход первого
рода. Однако наряду с таким скачкообразным изменением состояния
кристаллической решетки возможен и другой тип перестройки структуры –
непрерывный.
Непрерывный переход из одной кристаллической
модификации (с определенным расположением атомов) в другую (с другим
расположением) называется фазовым переходом второго рода.
Фазовые переходы второго рода чаще всего встречаются в полярных
диэлектриках,
например,
сегнетоэлектриках.
Сегнетоэлектрики
кристаллические вещества, у которых спонтанная поляризация может
менять свое направлений под действием внешнего электрического поля.
Значения диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрических кристаллов
велики, особенно при приближении кристалла к температуре фазового
перехода. Большие значения ε традиционно связывают с подвижностью
доменной структуры сегнетоэлектриков во внешнем электрическом поле.
Температурная зависимость диэлектрической проницаемости выше точки
Кюри Тс, описывается законом Кюри-Вейсса:
𝐶
𝜀=
, где С - постоянная Кюри; Тс – температура, при
𝑇−𝑇с
которой происходит фазовый переход, связанный с возникновением или
исчезновением спонтанной поляризации.
Емкость такого плоского конденсатора:
𝑑 (𝐶изм − 𝐶м )
𝜀=
𝜀0 𝑆
где 𝐶изм – измеряемая емкость; 𝐶м – емкость монтажа; S – площадь
образца; d – его толщина.
Рабочие формулы:
𝑑 (𝐶изм −𝐶м )
𝐶
𝜀=
𝜀0 𝑆
𝜀=
𝑇−𝑇с
Таблица измерений и вычислений:
t, C
T, K
70
69
68
67
66
65
64
63
62
61
60
59
58
57
56
55
54
53
52
51
50
49
48
47
46
45
44
43
42
41
40
C(изм), пФ
343
342
341
340
339
338
337
336
335
334
333
332
331
330
329
328
327
326
325
324
323
322
321
320
319
318
317
316
315
314
313
70
72
75
78
81
85
90
95
101
108
115
123
134
147
162
182
206
237
288
365
498
701
1458
4743
1001
506
340
252
197
161
137
ε
1/ε х 0,001
126
130,2
136,5
142,8
149,1
157,5
168
178,5
191,1
205,8
220,5
237,3
260,4
287,7
319,2
361,2
411,6
476,7
583,8
745
1024,8
1451,1
3040,8
9939,3
2081,1
1041,5
693
508,2
392,7
317,1
266,7
7,94
7,68
7,33
7
6,71
6,35
5,96
5,6
5,23
4,86
4,54
4,21
3,84
3,48
3,13
2,77
2,43
2,1
1,71
1,34
0,97
0,68
0,32
0,1
0,48
0,96
1,44
1,96
2,54
3,15
3,74
Графики:
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
310
315
320
325
330
335
340
345
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
310
315
320
325
330
335
340
Ответ:
С = 2,86 ∗ 103 Ф
Вывод:
345