Электрострикция

учение о тех явлениях, какие наблюдаются в изолирующих телах под влиянием возникающих внутри их сил упругого напряжения при возбуждении в них электрического поля.

(от Электро...

и лат. strictio — стягивание, сжимание)

деформация диэлектриков в электрическом поле Е, пропорциональная квадрату напряжённости электрического поля Е² и не зависящая от изменения направления поля Е на обратное. Э. обусловлена поляризацией (См. Поляризация)диэлектриков (См. Диэлектрики)в электрическом поле и имеет место у всех диэлектриков — твёрдых, жидких и газообразных. Для твёрдых диэлектриков Э. очень мала и не имеет практического значения. Э. следует отличать от линейного по полю обратного пьезоэффекта, который на несколько порядков больше Э. и может наблюдаться только в кристаллических диэлектриках с определённой симметрией (см. Пьезоэлектричество). Иногда говорят о большой Э. у сегнетоэлектриков. В действительности, это обратный пьезоэффект, но из-за возможности изменения направления спонтанной поляризации доменов при изменении направления поля на противоположное деформация не зависит от направления поля.

В анизотропных кристаллах Э. можно описать зависимостью между 2 тензорами 2-го ранга — тензором квадрата напряжённости электрического поля и тензором деформации:

Здесь r_ij — компонента тензора деформации, Em, En — составляющие электрического поля. Коэффициент R_ij называется коэффициентом Э. Число независимых коэффициентов Э. зависит от симметрии кристаллов. Например, для триклинных кристаллов тензоры Э. имеют 36 независимых коэффициентов для изотропных диэлектриков — 2. Величина R_ij Электрострикция 10^—14—10^—10. В поле Е Электрострикция 300 в ․см r_ij Электрострикция10^—6.

В изотропных средах, и т. ч. в газах и в жидкостях, Э. наблюдается как изменение плотности под действием электрического поля и описывается формулой:

ΔV/V=AE² (2)

где ΔV/V — относительная объёмная деформация, А — постоянная Э., равная:

Здесь β — сжимаемость, ρ — плотность, ε — диэлектрическая проницаемость. Для органических жидкостей (ксилол, толуол, нитробензол) А Электрострикция 10^—12.

Под действием переменного электрического поля частоты ω диэлектрик в результате Э. колеблется с частотой 2ω, что характерно для квадратичных эффектов. Поэтому Э. может использоваться для преобразования электрических колебаний в звуковые.

Лит.: Желудев И. С., Фотченков А. Л., Электрострикция линейных диэлектриков, «Кристаллография», 1958, т. 3, в. 3; Иона Ф., Ширане Д., Сегнетоэлектрические кристаллы, пер. с англ., М., 1965; Желудев И. С., Основы сегнетоэлектричества, М., 1973

И С. Желудев

ЭЛЕКТРОСТРИКЦИЯ (от электро... и лат. strictio - стягивание) - деформация диэлектрика под действием внешнего электрического поля, пропорциональная квадрату напряженности поля и не зависящая от изменения его направления на обратное (в отличие от обратного пьезоэффекта).

electrostriction

ЭЛЕКТРОСТРИКЦИЯ

деформация диэлектриков, пропорц. квадрату напряжённости электрич. поля Е2. Э. обусловлена поляризацией диэлектриков в электрич. поле и есть у всех диэлектриков — тв., жидких и газообразных. Э. следует отличать от линейного по полю Е обратного пьезоэффекта (см. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИКИ).

В изотропных средах, в т. ч. в газах и в жидкостях, Э. наблюдается как изменение плотности под действием электрич. поля и описывается ф-лой:

DV/V =AE2, (1)

где DV/V—относительная объёмная деформация, А=(b/2p)d(дe/дd) (b — сжимаемость, d — плотность, e — диэлектрич. проницаемость). Для органич. жидкостей (ксилол, толуол, нитробензол) A=10-12 ед. СГСЭ. В анизотропных кристаллах Э. можно описать зависимостью между двумя тензорами 2-го ранга — тензором квадрата напряжённости электрич. поля и тензором деформации:

rij=SmSnRijmnEmEn. (2)

Здесь rij— компонента тензора деформации, E mEn — составляющие электрич. поля. Коэфф. Rij наз. коэфф. Э. Число независимых коэфф. Э. зависит от симметрии кристаллов. Напр., для триклинных кристаллов тензоры Э. имеют 36 независимых коэфф. Величина Rij=10-14—10-10 ед. СГСЭ. В поле E=300 В
• см rij=10-6.

Иногда говорят о большой Э. у сегнетоэлектрикое. В действительности это обратный пьезоэффект, однако в сегнетоэлектрике, в к-ром объёмы различно поляризованных доменов одинаковы, деформация не зависит от направления поля. Под действием перем. электрич. поля частоты w диэлектрик в результате Э. колеблется с частотой 2 со (характерно для всех квадратичных эффектов). Э. может быть использована для преобразования электрич. колебаний в звуковые.

электростри́кция

(от электро... и лат. strictio — стягивание), деформация диэлектрика под действием внешнего электрического поля, пропорциональная квадрату напряжённости поля и не зависящая от изменения его направления на обратное (в отличие от обратного пьезоэффекта).

* * *

ЭЛЕКТРОСТРИ́КЦИЯ, деформация диэлектрика(см. ДИЭЛЕКТРИКИ) под действием внешнего электрического поля, пропорциональная квадрату напряженности поля. Явление электрострикции, заключающееся в изменении размеров тела в случае приложения внешнего электрического поля, наблюдается в той или иной степени у большинства диэлектриков. Электрическое поле взаимодействует с диполями молекул или ионов диэлектрика и создает деформирующие силы. Под действием поля атомы и молекулы, из которых состоит диэлектрик, смещаются, и в результате происходит электрострикция, которая присуща всем твердым и жидким диэлектрикам независимо от их симметрии и структуры.

В отличие от обратного пьезоэлектрического эффекта(см. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ), который также возникает в результате воздействия приложенного внешнего электрического поля, но является эффектом линейным (деформация прямо пропорциональна величине поля), электрострикция — эффект квадратичный. Поэтому знак электрострикции (сжимается или растягивается кристалл под действием поля) не зависит от направления поля. В случае же пьезоэффекта изменение направления поля на противоположное меняет знак деформации.

В переменном поле в результате электрострикции кристалл колеблется с частотой, удвоенной по сравнению с частотой поля, а в случае пьезоэлектрического эффекта частота поля и деформации совпадают. Электрострикция имеет место у всех кристаллических диэлектриков, независимо от симметрии, в то время как пьезоэлектрический эффект имеет место только в центросимметричных кристаллах. Электрострикционные деформации линейных диэлектриков чрезвычайно малы. Однако в некоторых сегнетокерамических материалах(см. СЕГНЕТОКЕРАМИКА) из-за добавочного вклада в деформацию, обусловленного переориентацией доменов в электрическом поле, электрострикционная деформация может достигать больших значений, соизмеримых с пьезоэлектрической деформацией.

Эффект электрострикции широко применяется в электростикционных преобразователях, предназначенных для измерения колебаний поверхностей твердых тел. К электростикционным преобразователям относятся также акустические зонды, предназначенные для измерений в малых объемах и труднодоступных местах. Сегнетокерамика(см. СЕГНЕТОКЕРАМИКА) с сильно размытым фазовым переходом, например, на основе магнониобата свинца, является одним из лучших электрострикционных материалов. В области фазового перехода структура такой керамики неоднородная, и деформация керамических материалов в результате электрострикции на 2—3 порядка больше, чем электрострикция линейных диэлектриков. Такие материалы, в которых фазовый переход происходит не при одной строго определенной температуре, а в определенном интервале температур, называют релаксорами (от англ. relaxor). Электрострикционная сегнетокерамика применяется в исполнительных механизмах для создания точных перемещений.

(от электро... и лат. strictio - стягивание, сжимание) - деформация диэлектрика под действием электрич. поля, пропорциональная квадрату напряжённости поля. Э, не зависит от направления поля и наблюдается во всех диэлектриках - твёрдых, жидких и газообразных. Для всех твёрдых диэлектриков Э. очень мала и не имеет практич. значения. Э. не следует смешивать с обратным пьезоэлектрическим эффектом, к-рый, являясь линейным эффектом (пропорциональным первой степени напряжённости), на неск. порядков больше Э. и наблюдается только у нек-рых диэлектриков (пьезоэлектриков).

ЭЛЕКТРОСТРИКЦИЯ — деформация диэлектрика (см.) под действием внешнего электрического поля, пропорциональная квадрату напряжённости (см. (2)) поля и не зависящая от его направления. Э. следует отличать от линейного обратного пьезоэффекта (см. пьезоэлектричество). Явление может быть использовано для преобразования электрических колебаний в звуковые.