Описание экспериментальной установки

Для исследования диэлектрического гистерезиса используется электрическая схема, приведенная на рисунке 1. Основными элементами являются: С₀ – эталонный конденсатор известной емкости с линейным диэлектриком и С_х – конденсатор с диэлектриком из сегнетоэлектрика.

Рис. 2. Схема экспериментальной установки.

Источником напряжения служит генератор звуковой частоты ЗГ. Электрическое напряжение, подаваемое на вход “У” осциллографа, пропорционально поляризации сегнетоэлектрика; напряжение, подаваемое на вход “Х” — поляризации линейного диэлектрика, то есть напряжение электрического поля Е.

Измерения и обработка результатов

1. Собрать схему в соответствии с рис. 2. Использовать клеммы “общ” и “5000 Ом” звукового генератора.

2. Включить осциллограф и прогреть его в течение 5 минут.

3. Включить генератор. Установить диапазон частот “единицы кГц”.

4. Увеличивать выходное напряжение генератора до появления линейных участков (см. рис. 1).

5. Зарисовать (пользуясь координатной сеткой осциллографа) 5-6 петель гистерезиса для различных значений напряжения. По положению вершин петель гистерезиса построить кривую поляризации ОАD.

Вопросы и упражнения

1. Что такое напряженность и индукция электрического поля?

2. Что такое вектор поляризации?

3. Каково строение сегнетоэлектриков?

4. Чем отличаются процессы поляризации линейного диэлектрика и сегнетоэлектрика?

5. В чем суть и физические причины сегнетоэлектрического гистерезиса?

 

Лабораторная работа № 20

Изучение эффекта Пельтье

Цель работы:

экспериментальное определение коэффициента Пельтье и измерение теплоты Пельтье.

Приборы и принадлежности:

установка для изучения эффекта Пельтье, амперметр, миллиамперметр, потенциометр, два выпрямителя ВС 4-12, два магазина сопротивлений Р33.

Литература:

1. И.В.Савельев. Курс общей физики. т. 3. – М.: Наука. § 63.

2. Д.В.Сивухин. Общий курс физики. т. 3. Электричество. – М.: Наука. 1983. §§104-106.

Введение

Эффект Пельтье (Жан Пельтье – французский физик, 1785-1845 гг.) относится к целому ряду термоэлектрических эффектов. Суть его заключается в следующем: при прохождении электрического тока I_П в цепи термопары, составленной из двух разнородных металлических проводников, в одном ее спае – А (см. рис 1) выделяется некоторое количество теплоты Q_П, в результате чего спай нагревается.

Рис. 1. Термопара хромель-алюмель.

Одновременно в другом спае термопары - В такое же количество теплоты поглощается и этот спай охлаждается. Количество теплоты Пельтье – Q_П пропорционально силе тока в термопаре - I_П и времени прохождения тока t:

.                                                                (1)

Соотношение (1) представляет собой математическое выражение закона Пельтье. Коэффициент П носит название коэффициента Пельтье.

Поглощение или выделение тепла в спаях термопары обусловлено наличием и направлением контактной разности потенциалов металлов, образующих термопару. При изменении направления тока в цепи спаи А и В меняются ролями: спай А - охлаждается, спай В - нагревается. Коэффициент Пельтье зависит от природы контактирующих материалов и не зависит от величины омического сопротивления спаев. Для большинства различных пар контактирующих металлов величина П составляет 10^-2 - 10^-3 вольт. Коэффициент Пельтье для полупроводниковых спаев на порядок больше.