ФИЗИКА
Начнём с сегнетоэлектриков, которые обладают рядом своеобразных электрических свойств. Своё название они получили по первому исследованному веществу этого типа – сегнетовой соли NaKC4H4O6 ⋅ 4H2O.
Отличие сегнетоэлектриков от остальных диэлектриков состоит в следующем.
- В то время как у обычных диэлектриков ε бывает порядка нескольких единиц, диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков бывает порядка нескольких тысяч.
- Зависимость поляризованности Р от напряжённости поля Е не является линейной (см. выходящий из начала координат участок 1 кривой на рис. 3.2.7). Следовательно, диэлектрическая проницаемость зависит от напряжённости поля.
- При изменениях поля значения поляризованности Р (а следовательно, и смещения D) отстают от напряжённости поля Е, в результате чего Р и D определяются не только значением Е в данный момент, но и предыдущими значениями Е, т.е. зависят от предыстории сегнетоэлектрика. Это явление называется гистерезисом (от греч. «гистерезис» – запаздывание). При циклических изменениях поля зависимость Р от Е следует изображённой на рис. 3.2.7 кривой, называемой петлёй гистерезиса. Из рисунка следует: при обращении Е в нуль сегнетоэлектрик сохраняет значение поляризованности
, называемое остаточной поляризованностью. Только под действием противоположного поля напряжённости 
поляризованность становится равной нулю. Это значение напряжённости называется коэрцитивной силой. При дальнейшем изменении Е получается ветвь 3 петли гистерезиса и т.д.
Рис. 3.2.7 |
Свойства и поведение сегнетоэлектриков имеют следующее объяснение. Взаимодействие частиц в кристалле сегнетоэлектрика приводит к тому, что их дипольные моменты спонтанно устанавливаются параллельно друг другу. В исключительных случаях одинаковая ориентация дипольных моментов распространяется на весь кристалл. Обычно же в кристалле возникают называемые доменами области, в пределах каждой из которых дипольные моменты параллельны друг другу. Однако направления поляризации разных доменов бывают различными, так что результирующий момент всего кристалла может быть равен нулю. При включении поля вначале происходит смещение границ между доменами, в результате чего происходит увеличение тех доменов, моменты которых составляют с 
меньший угол, за счёт доменов, у которых угол между 
и 
больше. На следующей стадии происходит поворот моментов доменов в направлении поля.
У каждого сегнетоэлектрика имеется температура, при которой он утрачивает необычные свойства и становится нормальным диэлектриком. Эта температура называется точкой Кюри. Сегнетова соль имеет две точки Кюри: -15°C и +22,5°C, причём она ведёт себя как сегнетоэлектрик лишь в температурном интервале, ограниченным указанными значениями. При температуре ниже -15°C и выше +22,5°C электрические свойства сегнетовой соли обычны.
Упомянем ещё о пьезоэлектриках – кристаллических веществах, в которых при сжатии или растяжении в определённых направлениях возникает электрическая поляризация даже в отсутствии внешнего электрического поля (прямой пьезоэффект). Наблюдается и обратный пьезоэффект – появление механической деформации под действием электрического поля (электрострикция). У некоторых пьезоэлектриков решётка положительных ионов в состоянии термодинамического равновесия смещена относительно решётки отрицательных ионов, в результате чего они оказываются поляризованными даже без внешнего электрического поля. Такие кристаллы называют пироэлектриками. Ещё существуют электреты – диэлектрики, длительно сохраняющие поляризованное состояние после снятия внешнего электрического поля (электрические аналоги постоянных магнитов). Все эти группы веществ находят применение в технике.
к к к