• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Електрострикція та п’єзоефект. Сегнотелектрики.

Досліди показують, що в електричному полі навіть на незаряжений початково діелектрик діє механічна сила. Походження цієї сили ми вже вияснили – на діелектрику з’являються поляризаційні заряди (як поверхневі, так і об’ємні) і тому на кожний елемент поверхні та об’єму діелектрика діють певні сили. Ці сили призводять до деформації діелектрика – в електричному полі діелектрик деформується. Явище носить назвуелектрострикції. Внаслідок електрострикції всередині діелектрика виникаютьмеханічні напруження, величина яких складним чином залежить від напруженості електричного поля. Поряд з електрострикцією існує ще один механічний ефект – обернений п’єзоефект. Відмінною рисою електрострикції є слідуючі особливості:

· Електрострикція має місце в кожному діелектрику, що поміщений в електричне поле.

· Електрострикція не залежить від напрямку прикладення електричного поля.

· Електрострикція є макроскопічним відображенням того факту, що на окремі молекули-диполі діелектрика діє електричне поле, яке намагається втягнути їх в області більшою напруженістю.

При деформації додатній іон 1 та від’ємний іон 2 “втискуються” всередину комірки, від чого виступаючі заряди зменшуються, що еквівалентно появі від’ємного заряду на площині А та додатнього на площині В.

На грана А виникає додатковий додатній заряд, а на грані В – додатковий від’ємний.

По-друге, при деформації кристалу може виникати зсув іонних підграток, що входять в склад елементарної ґратки, одна відносно другої. Це проявляється в зміні електричного моменту елементарної ґратки. Розрахунки показують, що п’єзоефект повинен проявлятися тільки в таких діелектриках, елементарна кристалічна гратка яких не володіє центром симетрії, як це чітко спостерігається у випадку кристалу SiO₂. Ще більш яскраво п’єзоефект проявляється в кристалах сегнетової солі, однак ця сіль має дуже низькі механічні властивості і нестабільна при підвищенні температури вище 40- 45°С .

Обернений п’єзоефект полягає в тому, що поляризація діелектрика зовнішнім полем викликає появу механічних деформацій. Легко догадатися, що існування оберненого п’єзоефекту є наслідком закону збереження енергії. Якщо пластинку, вирізану з кварцу, помістити між пластинами конденсатора так, щоб вісь а була перпендикулярна до пластин конденсатора, то прикладення до конденсатора зовнішньої напруги викличе стиск (або розтяг) цієї пластинки в напрямку перпендикулярному до осі а та в напрямку, що співпадає з віссю а. Прямий та обернений п’єзоефект знайшли широке практичне застосування. Прямий п’єзоефект, наприклад, покладено в основу надзвичайно якісних мікрофонів та звукознімачів. На оберненому ефекті побудовані генератори ультразвуку, стабілізатори опорних частот в радіотехнічних пристроях.

Значення D₁ при E_o=0 називається остаточною поляризацією, а величина поля Е, що проводить деполяризацію діелектрика називається коерцитивною силою.

Далі, сегнетоелектричні властивості дуже сильно залежать від температури. Існує температурна точка (а для деяких сегнетоелектриків навіть дві температурні точки) вище яких (і нижче яких) сегнетоелектричні властивості зникають. Ці точки називають температурою Кюрі. Так наприклад, для сегнетової солі сегнетоелектричні властивості мають місце в температурному інтервалі між -15°С та+22,5°С.

Змістовний модуль№ III.

Лекція №11

21. Постійний електричний струм

Електричний струм – впорядкований рух вільних електричних зарядів.

Електричний струм , що виникає під дією електричного поля , називається струмом провідності.

Впорядкований рух в просторі заряджених макроскопічних тіл називається конвекційним струмом. Електричний струм в провідниках існує до тих пір, доки всі точки провідника не стануть еквіпотенціальними.

Умови , які необхідні для появи та існування електричного струму провідності :

3. Наявність в даному середовищі вільних носіїв зарядів (електрони , дірки , іони).

4. Наявність зовнішнього електричного поля , енергія якого використовувалась би для впорядкованого руху зарядів. Для цього необхідне джерело електричної енергії , тобто пристрій , який перетворює будь-які види енергії в енергію електричного поля.

За напрям електричного струму уявно приймають напрям руху додатніх зарядів.

Кількісною мірою електричного струму служить сила струму.

Сила струму – скалярна фізична величина , яка чисельно дорівнює електричному заряду , що проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу :

.

Якщо сила струму і його напрямок не змінюється з часом , то такий струм називається постійним.

Для постійного струму сила струму визначається наступним чином :

.

Напрям струму та розподіл сили струму І по перерізу провідника визначається векторною величиною , що зветься густина струму :

Вектор напрямлений вздовж струму і чисельно дорівнює силі струму , який проходить через одиницю площі перерізу провідника, який проведений перпендикулярно до напрямку струму :

. ; ;

Сила струму у провіднику визначається :

, де

Виразимо силу і густину струму через швидкість впорядкованого руху зарядів у провіднику. За час dt через поперечний переріз S переноситься заряд .

Сила струму :

.

Тоді густина струму визначається : .

Для металів , ; .

Для порівняння при Т=273°К.

Швидкість розповсюдження струму у провіднику не дорівнює швидкості впорядкованого руху електронів , а визначається швидкістю розповсюдження електричного поля , яка дорівнює .

Переглядів: 1408