опыта следует, что для большего класса диэлектриков вектор поляризации Р линейно зависит от напряженности электрического поля Е. Следовательно, диэлектрическая восприимчивость æ - величина постоянная.
У таких диэлектриков электрическая поляризация исчезает после устранения ее причины - внешнего электрического поля.
Сегнетоэлектрики - особый класс диэлектриков, обладающих спонтанной (самопроизвольной) поляризацией, т.е. поляризацией в отсутствии внешнего электрического поля.
К сегнетоэлектрикам относятся, например, детально изученные советскими физиками И.В.Курчатовым и П.П.Кобеко сегнетовая соль NaКС4Н4О6∙4Н2О и титанат бария ВаТiО3.
При отсутствии внешнего электрического поля сегнетоэлектрик представляет собой мозаику из доменов.
Домены - области однородной, спонтанной поляризации (размеры 10-5 ÷ 10-3 см). Они разделены переходной областью (доменная граница) толщиной (10-5÷ 10-7 см).
|
|
Рис.4.3
Схематично
доменная структура показана на рис.4.3, где стрелки и знаки 
, указывают на направление вектора Р.
В смежных доменах направления поляризации различны, поэтому в целом дипольный
момент диэлектрика равен нулю. Такое состояние кристалла соответствует минимуму
свободной энергии и является термодинамически устойчивым, так как при этом
компенсируются электрические поля, создающиеся поверхностными зарядами
поляризованных доменов.
При внесении сегнетоэлектрика во внешнее электрическое поле происходит переориентация доменов по полю. Связь между вектором поляризации Р и напряженностью Е нелинейная, и, при этом наблюдается явление гистерезиса. Сущность гистерезиса заключается в том, что поляризация сегнетоэлектрика определяется не только значением напряженности поля, но и зависит от предшествовавших состояний поляризации.
|
|
На кривой зависимости вектора поляризации от напряженности поля Р = Р (Е) можно выделить три участка (рис.4.4). На участке ОК кривой 1 поляризация линейно зависит от поля и процессы обратимы. При увеличении напряженности электрического поля на втором участке КL кривой Р = Р(Е) процесс переориентации спонтанной поляризации осуществляется путем движения доменных стенок, а также путем образования и прорастания зародышей новых доменов с направлением спонтанной поляризации, близким |
направлению электрического поля. Процессы поляризации становятся необратимыми. При некотором значении Р, соответствующем точке L, кристалл становится однодоменным и достигается насыщение. На участке LМ поляризация снова линейно зависит от поля, увеличение поляризации происходит за счет электронных и ионных смещений.
Если уменьшить напряженность поля, то поляризация кристалла будет уменьшаться не по начальной кривой 1, а по кривой 2, лежащей выше начальной. При Е = О сегнетоэлектрик сохраняет остаточную поляризацию Рr, т.е. сегнетоэлектрик остается поляризованным в отсутствии внешнего электрического поля.
Чтобы уничтожить остаточную поляризацию, надо приложить электрическое поле обратного направления (-Ес).
Величина Ес называется коэрцитивной силой.
Если далее изменять напряженность поля Е, то поляризация Р изменяется по кривой 3 петли гистерезиса (см.рис.4.4).
Сегнетоэлектрические свойства сильно зависят от температуры. Существует определенная для каждого сегнетоэлектрика температура, называемая точкой Кюри, при которой вещество теряет свои особые электрические свойства и кристалл становится обычным полярным диэлектриком.
4.2. Описание установки и метод измерения
Для наблюдения петли гистерезиса сегнетоэлектрика собирают электрическую цепь по схеме, указанной на рис.4.5.
|
|
Рис.4.5
Сх -конденсатор с сегнетоэлектрическим диэлектриком (вариконд);
Со -эталонный конденсатор; R1 и R2 -омический делитель напряжения
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
Рис.4.4