Физика для школьников старших классов и поступающих - Яворский Б.М.
ISBN 5-7107-9384-1
Скачать (прямая ссылка):
2°. В отсутствие внешнего электрического поля весь объем сегнетоэлектрика самопроизвольно разбит на небольшие области, которые поляризованы до насыщения и называются доменами (диэлектрическими доменами). Возможные направления электрических моментов доменов определяются симметрией кристалла. Поляризация сегнетоэлектрического образца во внешнем электрическом поле состоит, во-первых, в смещении границ доменов и росте размеров тех доменов, векторы электрических моментов которых близки по направлению к напряженности поля Е, и, во-вторых, в повороте электрических моментов доменов по полю. В достаточно сильном поле достигается состояние насыщения, когда весь образец поляризован по полю и его поляризованность P не изменяется при дальнейшем увеличении Е.
3°. Для сегнетоэлектриков характерно явление диэлектрического гистерезиса (запаздывания), состоящее в различии значений поляризованности сегнетоэлектрического образца при одной и той же напряженности Электрического поля в зависимости от значения предварительной поляризованности этого образца (рис.
III.4.7). С увеличением напряженности поля, направленной по оси OX (Е = Е* = EJ), поляризованность первоначально неполяризо-ванного образца возрастает от значения Px= О при Ex = О до значе-
242 ГЛ. ІП. 5. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЕМКОСТЬ
------------------------^
ния Ps в точке а, соответствующей состоянию насыщения! При дальнейшем уменьшении Ex до нуля поляризованность образца уменьшается до значения Pr, называемого остаточной поляризованностъю. Поляризация образца исчезает йол-ностью лишь под действием электрического поля противоположного направления с напряженностью Ex = -Ec. Величина Ec называется коэрцитивной силой.
Периодическое изменение поляризации сегнетоэлектрика связано с затратой энергии, расходуемой на нагревание вещества. Площадь петли гистерезиса пропорциональна электрической энергии, которая преобразуется во внутреннюю энергию в единице объема сегнетоэлектрика за один цикл.
4°. Относительная диэлектрическая восприимчивость % и относительная диэлектрическая проницаемость є сегнетоэлектрика зависят не только от химической природы вещества, но также от температуры, напряженности электрического поля и предварительной поляризации (п. 3°). Максимальные значения є у предварительно неполяризованных образцов сегнето-электриков очень велики (порядка IO3 + IO6). У каждого сегнетоэлектрика есть такая температура 6, называемая точкой Кюри (температурой Кюри), выше которой это вещество теряет свои особые электрические свойства и ведет себя как обычный полярный диэлектрик (111.4.1.4°). Сегнетова соль имеет две точки Кюри — верхнюю 0В и нижнюю 0Н — и обладает сегнетоэлектрическими свойствами лишь в интервале температур от 6Н до 6В. В точке Кюри происходит фазовое превращение вещества. Оно переходит из спонтанно поляризованной фазы (11.5.3.3°) в неполяризованную либо, наоборот, из непо-ляризованной в спонтанно поляризованную.
Глава ІІІ.5 ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЕМКОСТЬ
§ III.5.1. Проводники в электростатическом поле
1°. В металлических проводниках имеются носители тока — электроны проводимости (свободные электроны), которые могут под действием электрического поля перемещаться по всему проводнику. Они возникают, когда металл переходит
§ III.5.1. ПРОВОДНИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ
243
из газообразного состояния в жидкое, а затем в твердое. При конденсации металла происходит обобществление валентных электронов (VI.2.3.90), которые отделяются от «своих» атомов и образуют так называемый электронный газ в металле.
2°. Электрические свойства проводников в условиях электростатики определяются поведением электронов проводимости во внешнем электростатическом поле. В отсутствие внешнего поля электрические поля электронов проводимости и «атомных остатков» — положительных ионов металла (VII.1.1.3°) — взаимно компенсируются. Если металлический проводник внесен во внешнее электростатическое поле, то под действием этого поля электроны проводимости перераспределяются в проводнике таким образом, чтобы в любой точке внутри проводника электрическое поле электронов проводимости и положительных ионов скомпенсировало внешнее поле.
Перераспределение зарядов в проводнике под влиянием внешнего электростатического поля называется явлением электростатической индукции. Возникающие при этом на проводнике заряды, численно равные друг другу, но противоположные по знакам, называются индуцированными зарядами (наведенными зарядами). Индуцированные заряды исчезают как только проводник удаляется из электрического поля.
3°. Вектор E напряженности поля у поверхности проводника направлен по нормали к поверхности, так как касательная составляющая вектора E вызвала бы перемещение носителей тока по поверхности проводника, что противоречит условию равновесия зарядов в проводнике.
Итак, для проводников, находящихся в электростатическом поле, выполняются следующие условия:
а) всюду внутри проводника напряженность поля E = О, а у его поверхности E = E71 (Et = 0);
б) весь объем проводника эквипотенциален, так как, согласно ПІ.3.2.50, в любой точке внутри проводника
