Электрострикция (|lytmjkvmjntenx)
Электростри́кция (ср. магнитострикция) — это свойство всех непроводников, или диэлектриков, приводящее к изменению их размеров и формы при приложении к ним электрического поля[1].
Объяснение явления
[править | править код]Электрострикцией обладают все диэлектрики. Это свойство проявляется ввиду малого перемещения ионов в кристаллической решётке при воздействии внешнего электрического поля. Положительно заряженные ионы вытесняются в направлении поля, тогда как негативно заряженные ионы вытесняются в противоположном направлении. Это вытеснение постепенно накапливается во всей толще вещества и приводит к общей деформации (удлинению) тела в направлении поля. Толщина вещества уменьшается в ортогональных направлениях, подчиняясь коэффициенту Пуассона. Все изолирующие вещества, состоящие из более, чем одного типа атомов, проявляют ионные свойства до определённой степени из-за разницы в электроотрицательности атомов, а значит будут проявлять электрострикцию.
Итоговая величина механической деформации (степень деформации по отношению к исходным размерам) пропорциональна квадрату поляризации. Изменение направления поля не изменяет направление деформации.
Формально, электрострикционный коэффициент — это тензор четвёртого ранга (), зависящий от механического напряжения (тензор второго ранга ) и поляризации (тензоры первого ранга , ).
Связанный с электрострикцией пьезоэффект существует лишь у части диэлектриков. Электрострикция существует в кристаллах со всеми видами симметрии, тогда как пьезоэффект характерен лишь для двадцати кристаллографических точечных групп симметрии[2].
Связь между деформацией и электрическим полем является квадратичной. Линейная связь между деформацией и электрическим полем наблюдается в пьезоэлектриках[3].
Вещества
[править | править код]Все диэлектрики обладают электрострикцией в той или иной мере. Несмотря на это, ряд специально проектируемых керамических веществ, получивших название сегнетоэлектрические релаксоры, обладает необычайно высокими значениями электрострикции. Наиболее широкое применение получили следующие вещества:
- магнониобат свинца (PMN)
- магнониобат-титанат свинца (PMN-PT)
- цирконат-титанат свинца, легированный лантаном (PLZT)
См. также
[править | править код]Примечания
[править | править код]- ↑ Электрострикция // Большая советская энциклопедия : [в 66 т.] / гл. ред. О. Ю. Шмидт. — 1-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1926—1947.
- ↑ Электрострикция // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
- ↑ Головнин и др., 2016, p. 14.
Литература
[править | править код]- Mini dictionary of physics (1988) Oxford University Press
- Статья «Electrostrictive Materials» на сайте TRS Technologies
- Статья «Electronic Materials» профессора Гельмута Фёлля
- Головнин В. А., Каплунов И. А., Малышкина О. В., Педько Б. Б., Мовчикова А. А. Физические основы, методы исследования и практическое применение пьезоматериалов. — М.: Техносфера, 2016. — 272 с. — ISBN 978-5-94836-352-3.
Ссылки
[править | править код]- «Электрострикция» — статья в Малой советской энциклопедии; 2 издание; 1937—1947 гг.