Электростатика
жүктеу/скачать 9,11 Mb.
|
Электр и магнетизм Лекция (2)
- Бұл бет үшін навигация:
- Пьезоэлектрик.
- Электреттер.
| Сегнетоэлектриктер. Диэлектриктердің сыртқы электр өрісі болмағанда өздігінен (спонтанды) белгілі бір температуралар аралығында поляризациялана алатын тобын сегнетоэлектриктер деп атаймыз. Бұл құбылысты алғаш рет сегнет тұзының (шарап қышқылының қос калий-натрий тұзы KNaC4H4O6·4H2O) электрлік қасиеттерін егжей-тегжейлі зерттеген (1930-1934 жылдары) совет физиктері И.В. Курчатов (1930-1960) және И.П. Кобеко болды.
Сегнетоэлектриктердің поляризациялану тәртібі ферромагнетиктердің магниттелу тәртібіне ұқсас, сондықтан да сегнетоэлектриктер кейде ферроэлектриктер деп аталады. Кристалды заттар оның ішіндегі симметрия центрі жоқтары ғана сегнетоэлектриктер бола алады. Сегнетоэлектрик кристалдағы бөлшектердің өзара әсерлері олардың дипольдік моменттері өздігінен бір-біріне параллель орналасатындай қалыпқа келтіреді. Кейде кристалл әрқайсысының дипольдік моменттердің бірдей бағдарлануы кристалға түгелдей таралады, бірақ кристалдың қорытқы моменті нөлге тең болады. Өздігінен поляризациялану аймақтары домендер деп аталады. Сыртқы өрістің әсерінен домендердің моменттері біртұтас өріс бағыты бойынша бұрылады. Дененің сегнетоэлектрлік қасиеті оның температурасына байланысты. Жоғары температурада дененің сегнетоэлектрлік қасиеті төмендеп, кәдімгі диэлектрикке айналады. Сондықтан температураның бұл нүктесін Кюри нүктесі (Л.Кюри I859-I906) деп атайды. Сегнет тұзының екі Кюри нүктесі бар (-18ºС және +24ºС). Совет физигі Б. М. Вул (1903-1985) барийлі титанның (ВаТіО) сегнетоэлектрлік қасиетін ашып, оның Кюри нүктесі 125ºС, ε=6000 екенін тапты. Бұл күрделі қорытпаның практикалық маңызы өте зор. Кюри нүктесіне жақындағанда сегнетоэлектриктердің жылу сыйымдылықтарының (С) кенеттен өсетіндігі байқалды. Сол сияқты сегнетоэлектриктердің жоғарғы температураларда, яғни Кюри нүктесінде кәдімгі диэлектрикке айналу екінші текті фазалық ауысуымен байқалады. Сонымен, сегнетоэлектриктердің мынадай ерекше қасиеттерін атап өтуге болады: біріншіден, сегнетоэлектриктердің диэлектрлік өтімділігі өте жоғары (мысалы, ВаТіО үшін ε≈6000); екіншіден, өріс кернеулігі электрлік ығысу векторы -ға сызықты байланысты, олай болса ε~Е екенін байқаймыз; үшіншіден, электр өрісі өзгеретін жағдайларда поляризация векторының мәні өріс кернеулігі –ден (қалдық магнитизмнің әсері) кешігетіндігі байқалады. Мұны гистерезис (кешігу – деген ұғым) құбылыстарынан өте айқын көруге болады. Пьезоэлектрик. Электр өрісінің әсерінен диэлектриктер поляризацияланады. Бірқатар кристалдар (симметрия центрі жоқ кристалдар) механикалық деформация әсерінен де поляризацияланады. Мұндай кристалдың пластинкасы қысылған (сығылған) кезде оның сыртқы беті әр аттас зарядпен зарядталып, пластинканың ішінде электр өрісі пайда болады. Пластинка созылған кезде бетіндегі заряд және электр өрісі сәйкес түрде қарама-қарсы өзгереді. Бұл құбылыс пьезоэлектрлік эффект, ал бұған сәйкес келетін зат пьезоэлектрик деп аталады. Бұл құбылысты ең алғаш рет 1880 жылы зерттеген француз ғалымдары ағайынды Ж. және П. Кюрилер болды. Пьзоэлектриктерге турмалин, кварц, сегнет тұзы және басқалар жатады. Деформация кезінде кристалдың кеңістіктік торын құрайтын молекулалар тобы ығысады. Осының салдарынан тордың оң иондары бір жаққа (бүйірге), ал теріс иондары қарама-қарсы жаққа жылжитындықтан симметрия бұзылып электр өрісі туатын болады. Кері пьезоэлектрлік эффект те болады. Пьезоэлектриктерді сыртқы электр өрісінің әсеріне ұшыратқан кезде деформацияланады, яғни созылады немесе қысылады. Электреттер. Поляризацияны тудыратын сыртқы әсерлерді тоқтатқаннан кейін де ұзақ уақыт поляризацияланған күйін сақтайтын және айналасында электр өрісін тудыратын диэлектриктер электреттер деп аталады. Электретті ең алғаш рет 1922 жылы жапон физигі Егучи жасады. жүктеу/скачать 9,11 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|