Таким методом в 1922 г был впервые изготовлен электрет

Если вещество, молекулы которого обладают дипольным моментом, например воск, расплавить и поместить в сильное электрическое поле, то его молекулы частично выстроятся по направлению поля. При охлаждении расплава в электрическом поле и последующем выключении поля в затвердевшем веществе поворот молекул будет затруднен, и они длительное время будут сохранять преимущественную ориентацию.

Обратный пьезоэлектрический эффект также имеет многочисленные практические применения, в частности широкое применение получили кварцевые излучатели ультразвука.

Помимо прямого пьезоэффекта в пьезоэлектриках существует обратный пьезоэффект. Он состоит в том, что во внешнем электрическом поле пьезоэлектрик деформируется.

Помимо сегнетоэлектриков имеются многочисленные кристаллы, на поверхности которых при деформации возникают электрические заряды. Такие кристаллы называются пьезоэлектриками. Возникающие при деформации поверхностные заряды имеют различные знаки на различных частях поверхности. К числу пьезоэлектриков относят кварц, турмалин, сегнетовую соль и многие другие.

Пьезоэлектрическими свойствами обладают только ионные кристаллы. Под действием внешних сил подрешетка кристалла из положительных ионов деформируется иначе, чем подрешетка из отрицательных ионов. В результате происходит относительное смещение положительных и отрицательных ионов, приводящее к поляризации кристалла и возникновению поверхностных зарядов. Между разноименно заряженными гранями деформированного диэлектрика возникает разность потенциалов, прямо пропорциональная приложенным силам. Ее можно измерить, а по ее величине сделать заключение о величине деформирующих сил. Это находит многочисленные практические применения. Например, имеются пьезоэлектрические датчики для измерения быстропеременных давлений. Известны пьезоэлектрические микрофоны, пьезоэлектрические датчики в автоматике и телемеханике и т.д.

Существуют диэлектрики, которые после снятия внешнего поля длительное время сохраняют поляризованное состояние. Они создают электрическое поле в окружающем пространстве и называются "электретами". Электрет является электрическим аналогом постоянного магнита.

Электреты применяют как источники постоянного электрического поля (электретные микрофоны и телефоны, вибродатчики, генераторы слабых переменных сигналов, электрометры, электростатические вольтметры и др.), а также как чувствительные датчики в устройствах дозиметрии, электрической памяти; для изготовления барометров, гигрометров и газовых фильтров, пьезодатчиков и др. Фотоэлектреты применяются в электрофотографии.

Статическое электрическое поле
в веществе

3.1. Диэлектрики. Полярные и неполярные молекулы.
Диполь в однородном и неоднородном электрических полях

Полярные молекулы, подобно электрическим диполям, обладают собственным электрическим дипольным моментом:

, (3.3)

где l – радиус-вектор, соединяющий центры "тяжести" зарядов. Он направлен от отрицательного заряда к положительному заряду.

При внесении полярной молекулы в однородное внешнее электрическое поле на каждый из зарядов действуют равные по величине, но противоположные по знаку силы (рис. 3.2). В результате она поворачивается в нем так, чтобы её электрический дипольный момент совпал по направлению с направлением внешнего электрического поля. Величина собственного электрического дипольного момента при этом не изменяется.

Молекулы, у которых в отсутствие внешнего электрического поля центры "тяжести" зарядов совпадают, называются неполярными. Такие молекулы не обладают собственным электрическим дипольным моментом.

При внесении неполярной молекулы в однородное внешнее электрическое поле центры "тяжести" зарядов смещаются. Она поляризуется, приобретает электрический дипольный момент, который по величине пропорционален напряженности внешнего электрического поля (| p | ~ | E |) (рис. 3.3).

Поэтому неполярную молекулу во внешнем электрическом поле тоже можно рассматривать как электрический диполь.

Так как молекулы диэлектриков по своим свойствам можно рассматривать как электрические диполи, то для понимания явлений в диэлектриках необходимо знать, как ведет себя диполь во внешнем электрическом поле. Зная, что происходит с диполем, а следовательно, с полярными или неполярными молекулами во внешнем электрическом поле, можно судить о том, что будет происходить и с диэлектриком, состоящем из соответствующих молекул.

Дата добавления: 2014-01-06