Главная > Физика > Курс общей физики, Т.2
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 23. Сегнетоэлектрики

Существует группа веществ, которые могут обладать спонтанной (самопроизвольной) поляризованностью в отсутствие внешнего поля. Это явление было первоначально открыто для сегнетовой соли, в связи с чем все подобные вещества получили название сегнетоэлектриков.

Первое детальное исследование электрических свойств сегнетовой солй было осуществлено советскими физиками И. В. Курчатовым и П. П. Кобеко.

Сегнетоэлектрики отличаются от остальных диэлектриков рядом характерных особенностей:

1. В то время как у обычных диэлектриков составляет несколько единиц, достигая в виде исключения нескольких десятков (у воды, например, ) диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков бывает порядка нескольких тысяч.

2. Зависимость Р от не является линейной (см. ветвь 1 кривой, изображенной на рис. 23.1). Следовательно, диэлектрическая проницаемость оказывается зависящей от напряженности поля.

3. При изменениях поля значения поляризованное (а следовательно, и смещения D) отстают от напряженности поля Е, в результате чего определяются не только величиной Е в данный момент, но и предшествующими значениями Е, т. е. зависят от предыстории диэлектрика. Это явление называется гистерезисом (от греческого «гистерезис» — запаздывание). При циклических изменениях поля зависимость Р от Е следует изображенной на рис. 23.1 кривой, называемой петлей гистерезиса.

Рис. 23.1.

При первоначальном включении поля поляризованность растет с в соответствии с ветвью 1 кривой. Уменьшение Р происходит по ветви 2. При обращении в нуль вещество сохраняет значение поляризованности называемое остаточной поляризованностью. Только под действием противоположно направленного поля напряженности Е, поляризованность становится равной нулю. Это значение напряженности называется коэрцитивной силой. При дальнейшем изменении получается ветвь 3 петли гистерезиса, и т. д.

Поведение поляризованности сегнетоэлектриков аналогично поведению намагниченности ферромагнетиков (см. § 59). По этой причине сегнетоэлектрики называют иногда ферроэлектриками.

Сегнетоэлектриками могут быть только кристаллические вещества, причем такие, у которых отсутствует центр симметрии. Так, например, кристаллы сегнетовой соли принадлежат к ромбической системе (см. § 111 1-го тома). 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 области, в пределах каждой из которых дипольные моменты параллельны друг другу, однако направления поляризации разных областей бывают различны, так что результирующий момент всего кристалла может быть равен нулю. Области спонтанной (самопроизвольной) поляризации называются также доменами. Под действием внешнего поля моменты доменов поворачиваются как целое, устанавливаясь по направлению поля.

Для каждого сегнетоэлектрика имеется температура; при которой вещество утрачивает необычные свойства и становится нормальным диэлектриком. Эта температура называется точкой Кюри. Сегнетова соль имеет две точки Кюри: — 15 °С и + 22,5 °C, причем она ведет себя как сегнетоэлектрик лишь в температурном интервале, ограниченном указанными значениями. При температуре ниже —15 °С и выше + 22,5 °C электрические свойства сегнетовой соли обычны.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление