BADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO POMIAR NAPRĘŻEŃ

Podobne dokumenty
ZJAWISKO PIEZOELEKTRYCZNE.

BADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO POMIAR NAPRĘśEŃ BADANIE ODWROTNEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO METODĄ STATYCZNĄ. POMIAR MAŁYCH DEFORMACJI

BADANIE PROSTEGO I ODWROTNEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO I JEGO ZASTOSOWANIA

CZUJNIKI I PRZETWORNIKI POJEMNOŚCIOWE

CZUJNIKI POJEMNOŚCIOWE

BADANIE WYMUSZONEJ AKTYWNOŚCI OPTYCZNEJ. Instrukcja wykonawcza

Wyznaczanie sił działających na przewodnik z prądem w polu magnetycznym

Laboratorium Półprzewodniki, Dielektryki i Magnetyki

Ćwiczenie nr 74. Pomiary mostkami RLC. Celem ćwiczenia jest pomiar rezystancji, indukcyjności i pojemności automatycznym mostkiem RLC.

BADANIE PROSTEGO I ODWROTNEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO

EFEKT FOTOWOLTAICZNY OGNIWO SŁONECZNE

WYZANCZANIE STAŁEJ DIELEKTRYCZNEJ RÓŻNYCH MATERIAŁÓW. Instrukcja wykonawcza

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

BADANIE EFEKTU HALLA. Instrukcja wykonawcza

Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 11: Moduł Younga

Pomiar indukcji pola magnetycznego w szczelinie elektromagnesu

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO. Instrukcja wykonawcza

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

EFEKT FOTOELEKTRYCZNY ZEWNĘTRZNY

Ćwiczenie nr 43: HALOTRON

KIESZONKOWY MULTIMETR CYFROWY AX-MS811. Instrukcja obsługi

Sprawdzanie prawa Ohma i wyznaczanie wykładnika w prawie Stefana-Boltzmanna

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 33: Kondensatory

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Wyznaczanie przenikalności magnetycznej i krzywej histerezy

NIEZBĘDNY SPRZĘT LABORATORYJNY

Laboratorium Półprzewodniki, Dielektryki i Magnetyki

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Pomiar podstawowych parametrów liniowych układów scalonych

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 2

Ćwiczenie 2: pomiar charakterystyk i częstotliwości granicznych wzmacniacza napięcia REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Ćwiczenie 2 Mostek pojemnościowy Ćwiczenie wraz z instrukcją i konspektem opracowali P.Wisniowski, M.Dąbek

INSTRUKCJA OBSŁUGI M-320 #02905 KIESZONKOWY MULTIMETR CYFROWY

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie względnej przenikalności elektrycznej kilku związków organicznych

POLE ELEKTRYCZNE PRAWO COULOMBA

MOMENT MAGNETYCZNY W POLU MAGNETYCZNYM

INSTRUKCJA OBSŁUGI DT-3216

Ćwiczenie 14. Sprawdzanie przyrządów analogowych i cyfrowych. Program ćwiczenia:

Doświadczalne wyznaczanie współczynnika sztywności (sprężystości) sprężyn i współczynnika sztywności zastępczej

BADANIE EFEKTU HALLA. Instrukcja wykonawcza

Pomiar wysokich napięć

CECHOWANIE TERMOELEMENTU Fe-Mo I WYZNACZANIE PUNKTU INWERSJI

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT FIZYKI LABORATORIUM FIZYKI KRYSZTAŁÓW STAŁYCH. ĆWICZENIE Nr 2. Badanie własności ferroelektrycznych soli Seignette a

Wyznaczanie parametrów równania Tafela w katodowym wydzielaniu metali na elektrodzie platynowej

Ćwiczenie nr 82: Efekt fotoelektryczny

Ćwiczenie 33. Kondensatory

Ćwiczenie nr 123: Dioda półprzewodnikowa

POMIAR ODLEGŁOŚCI OGNISKOWYCH SOCZEWEK. Instrukcja wykonawcza

Badanie diody półprzewodnikowej

Instrukcja obsługi miernika uniwersalnego MU-07L

Zjawisko piezoelektryczne 1. Wstęp

Badanie transformatora

Doświadczalne wyznaczanie współczynnika sztywności (sprężystości) sprężyny

Wyznaczanie stosunku e/m elektronu

Źródła i 1detektory IV. ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE WEWNĘTRZNE W PÓŁPRZEWODNIKACH.

LABORATORIUM FIZYKI PAŃSTWOWEJ WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ W NYSIE. Ćwiczenie nr 3 Temat: Wyznaczenie ogniskowej soczewek za pomocą ławy optycznej.

Rys. 1Stanowisko pomiarowe

O 2 O 1. Temat: Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego

Uwaga. Łącząc układ pomiarowy należy pamiętać o zachowaniu zgodności biegunów napięcia z generatora i zacisków na makiecie przetwornika.

BADANIE ELEKTRYCZNEGO OBWODU REZONANSOWEGO RLC

E 6.1. Wyznaczanie elementów LC obwodu metodą rezonansu

INSTRUKCJA OBSŁUGI. MINI MULTIMETR CYFROWY M M

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 5

MULTIMETR CYFROWY TES 2360 #02970 INSTRUKCJA OBSŁUGI

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW. Ćwiczenie N 2 RÓWNOWAGA WZGLĘDNA W NACZYNIU WIRUJĄCYM WOKÓŁ OSI PIONOWEJ

DOKŁADNOŚĆ POMIARU DŁUGOŚCI 1

XLVI OLIMPIADA FIZYCZNA (1996/1997). Stopień III, zadanie doświadczalne D

J Wyznaczanie względnej czułości widmowej fotorezystorów

LIV OLIMPIADA FIZYCZNA 2004/2005 Zawody II stopnia

Ćwiczenie nr 10. Pomiar rezystancji metodą techniczną. Celem ćwiczenia jest praktyczne zapoznanie się z różnymi metodami pomiaru rezystancji.

Wyznaczanie współczynnika sztywności sprężyny. Ćwiczenie nr 3

LABORATORIUM TECHNIKI WYSOKICH NAPIĘĆ

Sprawozdanie z zajęć laboratoryjnych: Fizyka dla elektroników 2

Wyznaczanie momentu magnetycznego obwodu w polu magnetycznym

Ć W I C Z E N I E N R J-1

Badanie transformatora

AX-850 Instrukcja obsługi

Podstawowe własności elektrostatyczne przewodników: Pole E na zewnątrz przewodnika jest prostopadłe do jego powierzchni

Badanie rozkładu pola elektrycznego

Badanie właściwości tłumienia zakłóceń woltomierza z przetwornikiem A/C z dwukrotnym całkowaniem

MULTIMETR CYFROWY MY-74 INSTRUKCJA OBSŁUGI OSTRZEŻENIE

SPRAWDZANIE SŁUSZNOŚCI PRAWA OHMA DLA PRĄDU STAŁEGO

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI ĆWICZENIE NR 3 L3-1

Ćwiczenie 1. Sprawdzanie podstawowych praw w obwodach elektrycznych przy wymuszeniu stałym

21 ELEKTROSTATYKA. KONDENSATORY

SERIA IV. 1. Tranzystor unipolarny: budowa, symbole, zastosowanie, parametry.

DOKŁADNOŚĆ POMIARU DŁUGOŚCI

WAT WYDZIAŁ ELEKTRONIKI INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH

Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych Laboratorium Metrologii II. 2013/14. Grupa: Nr. Ćwicz.

SAMOCHODOWY MULTIMETR CYFROWY TES 1550 #02969 INSTRUKCJA OBSŁUGI

CYFROWY MULTIMETR TRUE RMS Z AUTOMATYCZNĄ ZMIANĄ ZAKRESU AX-155

Badanie diod półprzewodnikowych i elektroluminescencyjnych (LED)

Efekt Halla. Cel ćwiczenia. Wstęp. Celem ćwiczenia jest zbadanie efektu Halla. Siła Loretza

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA SZKŁA ZA POMOCĄ SPEKTROMETRU CZĘŚĆ (A-zestaw 1) Instrukcja wykonawcza

ĆWICZENIE NR 79 POMIARY MIKROSKOPOWE. I. Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z budową mikroskopu i jego podstawowymi możliwościami pomiarowymi.

Ćw. III. Dioda Zenera

13 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

Badanie oleju izolacyjnego

Transkrypt:

ĆWICZENIE NR 14A BADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO POMIAR NAPRĘŻEŃ I. Zestaw pomiarowy: 1. Układ do badania prostego zjawiska piezoelektrycznego metodą statyczną 2. Odważnik 3. Miernik uniwersalny Metex M 3850 Oś obrotu Trzpień naciskający Ramię wagi Próbkę V Ciężarek Rys. 1. Schemat układu do badania prostego zjawiska piezoelektrycznego metodą statyczną II. Cel ćwiczenia: Zastosowanie prostego zjawiska piezoelektrycznego (podłużnego) do wyznaczania modułu piezoelektrycznego. III. Wykonanie pomiarów 1. Pomiar zależności napięcia generowanego na pojemności elektrycznej układu pomiarowego od naprężenia przykładanego do próbki piezoelektrycznej: a) podłączyć miernik METEX do gniazd znajdujących się z przodu układu pomiarowego; b) ustawić miernik na pomiar napięć w zakresie mv; c) włączyć miernik i przyciskiem FUNCTION wybrać funkcję MAX (na wyświetlaczu miernika pojawi się napis MAX); d) zawiesić odważnik w odległości 4 cm od trzpienia przekazującego nacisk na próbkę; e) opuścić ramię dźwigni; f) przyciskiem (koloru zielonego) znajdującym się na obudowie układu pomiarowego (zwierającym okładki kondensatora) rozładować kondensator; 1

g) przyciskiem SET uaktywnić wybraną funkcję na wyświetlaczu miernika pojawi się napis R-H oznaczający gotowość miernika do pomiaru; h) podnieść ramię dźwigni; i) odczytać maksymalną wartość napięcia; j) przyciskiem RESET wyzerować miernik (przycisk ten spełnia również funkcję SET); k) dla zadanej odległości r zawieszenia odważnika od osi obrotu wykonać co najmniej 6 pomiarów powtarzając czynności opisane w punktach c j; l) zmieniając odległość r odważnika od osi obrotu co 2 cm wykonać analogiczne pomiary napięcia dla co najmniej 6 odległości; IV. Opracowanie wyników. 1. Narysować wykres zależności napięcia generowanego w układzie pomiarowym od odległości odważnika od osi obrotu U = f ( r ). 2. Korzystając z metody regresji liniowej wyznaczyć moduł piezoelektryczny badanej próbki na podstawie wzoru: U = d M g C R r gdzie: U napięcie odczytane z miernika d moduł piezoelektryczny M masa odważnika g przyspieszenie ziemskie C pojemność kondensatora znajdującego się w układzie pomiarowym R odległość osi obrotu od trzpienia r odległość odważnika od osi obrotu. 3. Obliczyć siłę nacisku odważnika na próbkę dla kilku wybranych odległości r: F = M g r R 4. Obliczyć niepewność bezwzględną i względną modułu d oraz siły nacisku F. Dane potrzebne do obliczeń: a) dla pierwszego zestawu: C = (0,605 ± 0,001) µf R = (110 ± 1) mm M 1 = (504,1 ± 0,5) g r = (110 + n 20 ± 2) mm. Podziałkę na dźwigni wykonano co 2 cm; b) dla drugiego zestawu: C = (36,5 ± 0,1) nf R = (104 ± 1) mm M 2 = (524,5 ± 0,5) g r = (104 + n 20 ± 2) mm. Podziałkę na dźwigni wykonano co 2 cm. 2

ĆWICZENIE NR 14 B BADANIE ODWROTNEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO METODĄ STATYCZNĄ. POMIAR MAŁYCH DEFORMACJI I. Zestaw przyrządów: 1. Dylatometr pojemnościowy z próbką piezoelektryczną 2. Miernik pojemności elektrycznej 3. Zasilacz Śruba mikrometryczna Wyjście do pomiaru zmian pojemności h Kondensator powietrzny Próbka L Napięcie podawane na próbkę Rys.1. Schemat układu pomiarowego do badania odwrotnego zjawiska piezoelektrycznego i do pomiaru małych deformacji II. Cel ćwiczenia: 1. Wyznaczenie modułu piezoelektrycznego na podstawie badania odwrotnego zjawiska piezoelektrycznego 2. Pomiar małych deformacji 3. Wyznaczenie zależności pojemności elektrycznej kondensatora płaskiego od odległości między elektrodami 3

III. Przebieg pomiarów. 1. Wyznaczenie pojemności doprowadzeń oraz pojemności rozproszonych C d : a) ustawić miernik pojemności na zakres 200 pf i wyzerować go bez przewodów doprowadzających (odłączyć przewody doprowadzające); b) podłączyć miernik pojemności do gniazd dylatometru oznaczonych symbolem C biegunowość jest nieistotna; c) za pomocą śruby mikrometrycznej ustawić pojemność kondensatora na C o 180 pf (wskazanie śruby mikrometrycznej wynosi x o 6 mm); d) wyznaczyć zależność pojemności elektrycznej C kondensatora od odległości między jego okładkami, zmieniając odległość x względem położenia początkowego x o następująco: - w przedziale od 0 do 2 mm co x = 0,25 mm - w przedziale od 2 do 5 mm co x = 0,5 mm - w przedziale od 5 do 14 mm co x = 1 mm UWAGA: odczyt ze śruby mikrometrycznej x nie jest odległością między okładkami kondensatora. 2. Wyznaczenie zależności deformacji próbki od napięcia przykładanego do próbki piezoelektryka: a) podłączyć zasilacz do gniazd U układu; b) za pomocą śruby mikrometrycznej ustawić pojemność C kondensatora powietrznego na około 250 pf ( zakres miernika ustawić na 2 nf); c) włączyć zasilacz do sieci, nastawić polaryzację na dodatnią (+), ustawić maksymalną wartość napięcia U max = + 200 V; d) wykonać pomiary zależności pojemności C kondensatora od napięcia przykładanego do próbki w przedziale od + 200 V do 200 V zmieniając napięcie co 20 V; należy pamiętać o zmianie polaryzacji z dodatniej na ujemną. IV. Opracowanie wyników 1. Wyznaczenie pojemności doprowadzeń i pojemności rozproszonych C d : a) obliczyć rzeczywiste odległości h między okładkami kondensatora powietrznego: h = h o + h gdzie: ε S h o o = Co - początkowa rzeczywista odległość między okładkami kondensatora odpowiadająca położeniu x o na śrubie mikrometrycznej. 4

h = x - x o - zmiana odległości między okładkami kondensatora liczona względem położenia początkowego x o x - odczyt ze śruby mikrometrycznej odpowiadający danej pojemności C. ε o = 8,854 10-12 F/m - przenikalność elektryczna próżni S = πr 2 - powierzchnia okładki kondensatora 2R = 59 mm - średnica okładek kondensatora C o - początkowa pojemność kondensatora odpowiadająca położeniu x o śruby mikrometrycznej; b) sporządzić wykres zależności pojemności kondensatora od odwrotności odległości między okładkami C = f 1 ; h c) odczytać z wykresu wartość sumy pojemności doprowadzeń i rozproszonych C d. aproksymując wykres do 1 0 h =. 2. Wyznaczenie zależności deformacji l próbki od napięcia U przyłożonego do próbki: a) sporządzić wykres przedstawiający zależność pojemności C pu kondensatora powietrznego od napięcia U; zmierzona pojemność C jest sumą pojemności kondensatora powietrznego C p oraz pojemności C d : C pu = C C d ; b) obliczyć deformację l próbki piezoelektryka wywołaną przyłożonym napięciem : ε S l h h h o = = u o = h C pu gdzie: h u - odległość między okładkami kondensatora powietrznego odpowiadająca przyłożonemu napięciu U. C pu - pojemność kondensatora dla danego napięcia; c) sporządzić wykres przedstawiający zależność deformacji próbki od napięcia l = f (U); d) za pomocą metody regresji liniowej wyznaczyć w pobliżu U = 0 moduł piezoelektryczny uwzględniając zależność l = d U gdzie: d moduł piezoelektryczny; o 5

UWAGA: w zjawisku piezoelektrycznym podłużnym odległość między elektrodami l jest równa grubości próbki l. Z równania opisującego zjawisko piezoelektryczne wynika, że: l = d E, gdzie natężenie pola elektrycznego E = U l ' l l E U Podstawiając wyrażenie na E do równania opisującego podłużne zjawisko piezoelektryczne otrzymujemy l l ponieważ l = l, więc l = U d = d U l' e) obliczyć niepewność bezwzględną i względną modułu piezoelektrycznego d. Grubość próbki l = 0,26 mm. 6