Автоматизация Автоматизация Архитектура Астрономия Одит Биология Счетоводство Военна наука Генетика География Геология Държавна къща Друга журналистика и средства за масова информация Изкуство Чужди езици Компютърни науки История Компютри Компютри Кулинарна култура Лексикология Литература Логика Маркетинг Математика Механика Механика Мениджмънт Метал и заваръчна механика Музика Население Образование Безопасност на живота Охрана на труда Педагогика Политика Право инструмент за програмиране производство Industries Психология P Дио Религия Източници Communication Социология на спорта стандартизация Строителство Технологии Търговия Туризъм Физика Физиология Философия Финанси Химически съоръжения Tsennoobrazovanie скициране Екология иконометрия Икономика Електроника Yurispundenktsiya

Електростатични явления в материята. Поляризация на материята. Безплатни и обвързани такси. ferroelectrics

Прочетете още:
  1. Адсорбция на йони върху кристал. Електрокинетични явления
  2. Активни форми на кислород (свободни радикали)
  3. Алергичен диатеза, клинични прояви. Лечение и профилактика.
  4. Бихейвиоризмът и проблемът с обективното проявление на психиката
  5. Във веригата, състояща се от кондензатор и намотка, има свободни електромагнитни трептения. Енергията на кондензатора при произволен момент t се определя чрез изразяване
  6. Вектор на електрическо изместване (електрическа индукция) Г. Обобщение на Gauss теорема за материята.
  7. Взаимодействие на телата. Force. Принципът на суперпозицията на силите. Прояви на взаимодействието на телата. мощност
  8. Експлозивни обекти. Взривни вещества. Демонстриране на признаци на взривни устройства и предмети. Превантивна инспекция на територии и помещения.
  9. ИНТЕРВЕНЦИЯ НА ДЕМОНИТЕ В НОВИТЕ ЕТАПИ
  10. Външни прояви на неврофиброматоза (дисморфоза на лицевите структури, пигментни петна по кожата)
  11. Възможни рискове и проблеми, свързани с изпълнението на проекта
  12. Възрастови особености на проявлението на различни видове въображение


Ако поставите диелектрик в външно електрическо поле, тогава той се поляризира, т.е. той получава неравномерен диполен момент p V = Σ pi, където p i е диполът на молекулата. За количествено определяне на поляризацията на диелектрик се въвежда векторно количество - поляризация , която се определя като диполен момент на единица обем на диелектрика:

(1)

От опита е известно, че за голям клас диелектрици (с изключение на фероелектриците, виж по-долу), полярността на Р зависи от напрегнатостта на полето Е линейно. Ако диелектрикът е изотропен и Е не е твърде голям цифров, тогава

(2)

където θ е диелектричната чувствителност на веществото , той характеризира свойствата на диелектрика; θ е безразмерно количество; освен това, винаги е> 0 и за повечето диелектрици (течни и твърди) има няколко единици (но, например, за алкохол θ≈25, за вода θ≈80).

За да се определят количествените закономерности на електрическото поле в диелектрик, ние поставяме плоча с хомогенен диелектрик в хомогенно външно електрическо поле Е 0 (например между две безкрайни паралелно разпръснати заредени равнини), подреждайки го, съгласно Фиг. 1. При действието на полето, диелектрикът е поляризиран, т.е. преместванията на зарядите се извършват: положителни отклонения по посока на полето, отрицателни са насочени срещу посоката на полето. В резултат на това от дясната страна на диелектрика, който е изправен пред отрицателната равнина, ще има излишък от положителен заряд с повърхностна плътност + σ ', от лявата страна има отрицателен заряд с повърхностна плътност -σ'. Тези некомпенсирани заряди, които се появяват в резултат на поляризацията на диелектрика, се наричат свързани . Тъй като тяхната плътност на повърхността σ 'е по-малка от плътността σ на свободните заряди на самолетите, не цялото поле Е се компенсира от полето на диелектричното зареждане: някои линии на напрежение преминават през диелектрика, докато другата част спира при заредени заряди. Следователно, поляризацията на диелектрика води до намаляване на полето в него в сравнение с оригиналното външно поле. Извън диелектрика E = E 0 .


Фигура 1

Следователно появата на обвързани заряди води до появата на допълнително електрическо поле E ' (поле, създадено от свързани заряди), насочено към външното поле E 0 (полето, създадено от свободни такси) и го отслабва. Полученото поле в диелектрика



Полето E '= σ' / ε 0 (полето, създадено от две безкрайно заредени равнини) означава

(3)

Нека намерим повърхностната плътност на свързаните заряди σ '. Съгласно (1), общият диполен момент на диелектричната плоча е pV = PV = PSd, където d е дебелината на плочата и S е площта на лицето. От друга страна, общият диполен момент е равен на произведението на обвързаното зареждане на всяко лице Q '= σ'S с разстоянието d между тях, т.е. p V = σ'Sd. Следователно PSd = σ'Sd, или

(4)

т.е. повърхностната плътност на свързаните заряди σ 'е равна на поляризацията на P. Заместване на изрази (4) и (2) във формула (3), което получаваме

където интензивността на полученото поле вътре в диелектрика е

(5)

Безмерното количество

(6)

се нарича диелектрична проницаемост на средата . Сравнявайки (5) и (6), можем да заключим, че ε показва колко пъти полето е отслабено от диелектрик и характеризира количествено свойството на диелектрик да се поляризира в електрическо поле.

Фероелектриците са диелектрици, които притежават спонтанна (спонтанна) поляризация в определен температурен диапазон, т.е. поляризация при отсъствие на външно електрическо поле. Фероелектриците например са изследвани подробно от IV Kurchatov (1903-1960) и PP Kobeko (1897-1954), фероелектричната сол NaKC4H4O6 • 4H2O (от която произлиза наименованието) и бариев титанат BaTiO 3 .

При отсъствието на външно електрическо поле, фероелектрикът е мозайка от домейни - региони с различни посоки на поляризация. Това е показано в примера на бариев титанат (Фигура 1), където стрелките и знаците на точките и плюсовете в кръговете показват посоката на вектора П. Тъй като тези посоки се различават в съседните домени, диполът на диелектрика като цяло е нула. Когато се въвежда фероелектрик във външното поле, диполните моменти на домейните се преориентират по протежение на полето и общото електрическо поле на домените, които възникват в този случай, ще запази ориентацията си дори след като външното поле престане да действа. Следователно, фероелектриците имат много високи стойности на диелектрична проницаемост (за Rochelle сол, например, emax104).

‡ Зареждане ...

Фероелектричните свойства на веществата силно зависят от температурата. За всеки фероелектрик има определена температура, над която изчезват неговите необичайни свойства и се превръща в нормален диелектрик. Тази температура се нарича точка Кюри (в чест на френския физик Пиер Кюри (1859-1906)). Обикновено фероелектриците имат само една точка на Кюри; единственото изключение е солта Rochelle (-18 и + 24 ° C) и изоморфните съединения с него. Във фероелектриците в близост до пункта Кюри се наблюдава рязко повишаване на топлинния капацитет на веществото. Трансформацията на фероелектриците в общ диелектрик, която се извършва в точката на Кюри, е придружена от фазов преход от втория ред.

Диелектричната константа ε (и следователно диелектричната чувствителност θ) на фероелектриците зависи от силата на полето Е на веществото и тези количества са характеристиките на веществото за други диелектрици.

За фероелектриците не се наблюдава формулата за свързване на поляризацията и напрегнатостта на полето P = th 0 E ; за тях отношението между поляризационните вектори ( Р ) и интензитета ( Е ) е нелинейно и зависи от стойностите на Е в предходните периоди от време. Във фероелектриците се наблюдава феноменът на диелектрична хистерезис (забавяне). Както може да се види от Фиг. 2, с нарастващо външно поле E, полярността на Р нараства, достигайки насищане (крива 1). Намаляването на Р с намаляващо Е възниква по кривата 2, а при E = 0 фероелектричният запазва остатъчната полярност Ро, т.е. Фероелектричният остава поляризиран при липса на външно електрическо поле. За да се унищожи остатъчната полярност, трябва да се приложи външно електрическо поле в обратна посока (-E c ). Количеството E c се нарича принудителна сила (от латинското coercitio - retention). Ако впоследствие се промени E, тогава P се променя по крива 3 на цикъла на хистерезиса .

Развитието на изследването на фероелектриците е откриването на аномалните диелектрични свойства на бариев титанат от академик БМ Вул (1903-1985). Барият титанат, поради своята висока механична якост и химическа стабилност, както и поради запазването на фероелектрическите свойства в широк температурен диапазон, е намерил широко научно и техническо приложение (например като приемник и генератор на ултразвукови вълни). Понастоящем са известни повече от сто фероелектрика, без да се броят техните твърди разтвори. Фероелектриците също се използват широко като материали, които имат големи стойности на ε (например в кондензатори).


Накратко трябва да се говори за пиезоелектрици , кристални вещества, при които при напрежение или компресия възниква електрическа поляризация в определени посоки дори при отсъствие на външно електрическо поле ( директен пиезоелектричен ефект ). Може да се наблюдава и обратният пиезоелектричен ефект - появата на механична деформация под действието на електрическо поле. При някои пиезоелектрици в състояние на термодинамично равновесие решетката на положителните йони се измества спрямо решетката на отрицателните йони, в резултат на което те се оказват поляризирани дори при липса на външно електрическо поле. Такива кристали се наричат пироелектрици . Все още има електрети - диелектрици, които постоянно запазват поляризираното си състояние след отстраняване на външно електрическо поле (електрически аналози на постоянни магнити). Тези вещества се използват широко в инженерните и домакинските устройства.


1 | 2 | | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |


Когато използвате този материал, свържете се със bseen2.biz (0.067 сек.)