Диелектрици са посебним својствима — фероелектрици и електрици

Диелектрици у уобичајеном смислу речи су супстанце које добијају електрични момент под дејством спољашњег електростатичког поља. Међу диелектрицима, међутим, има оних који показују потпуно необична својства. Ови диелектрици са посебним својствима укључују фероелектрике и диелектрике. О њима ће се даље расправљати.

Фероелектрика

Спонтана или спонтана поларизација материје је први пут откривена 1920. године у кристалима соли Роцхелле, а касније иу другим кристалима. Међутим, у част Роцхелле соли, првог отвореног диелектрика који показује ово својство, читава група таквих супстанци почела је да се зове фероелектрици или фероелектрици. У 1930-1934, на Лењинградском одсеку за физику, под руководством Игора Васиљевича Курчатова, спроведена је детаљна студија спонтане поларизације диелектрика.

Испоставило се да сви фероелектрици у почетку показују изражену анизотропију фероелектричних својстава, а поларизација се може посматрати само дуж једне од кристалних оса.Изотропни диелектрици имају исту поларизацију за све своје молекуле, док су за анизотропне супстанце вектори поларизације различити у различитим правцима. Тренутно су откривене стотине фероелектрика.

Фероелектрике одликују следеће посебне особине. Њихова диелектрична константа е у одређеном температурном опсегу је у опсегу од 1000 до 10000 и мења се у зависности од јачине примењеног електростатичког поља и такође се мења нелинеарно. Ово је манифестација тзв Диелектрична хистереза, можете чак нацртати криву поларизације фероелектрика - криву хистерезе.

Хистерезисна крива фероелектрика је слична петљи хистерезе за феромагнет у магнетном пољу. Овде постоји тачка засићења, али такође можете видети да чак и у одсуству спољашњег електричног поља, када је оно једнако нули, примећује се нека резидуална поларизација у кристалу да би се елиминисала супротно усмерена принудна сила. примењен на узорак.

Фероелектрике такође карактерише интринзична Киријева тачка, односно температура на којој фероелектрик почиње да губи своју заосталу поларизацију како се јавља фазни прелаз другог реда. За Роцхелле со, температура Киријеве тачке је у опсегу од +18 до +24ºЦ.

Разлог за присуство фероелектричних својстава у диелектрику је спонтана поларизација која је резултат јаке интеракције између честица супстанце. Супстанца тежи минимуму потенцијалне енергије, док је због присуства такозваних структурних дефеката кристал ионако подељен на регионе.

Као резултат тога, када не постоји спољашње електрично поље, укупан електрични импулс кристала је нула, а када се примени спољашње електрично поље, ови региони теже да се оријентишу дуж њега. Фероелектрици се користе у радиотехничким уређајима као што су вариконди — кондензатори са променљивом капацитивношћу.

Електрети

Диелектрици се називају диелектрици који могу да одржавају поларизовано стање дуго времена чак и након што се искључи спољашње електростатичко поље које је изазвало поларизацију. У почетку, диелектрични молекули имају константне диполне моменте.

Али ако се такав диелектрик растопи и затим примени снажно трајно електростатичко поље док се топи, значајан део молекула растопљене супстанце ће се оријентисати према примењеном пољу. Сада се растопљена супстанца мора охладити док се потпуно не очврсне. , али је дозвољено да електростатичко поље делује све док се супстанца не очврсне. Када се растопљена супстанца потпуно охлади, поље се може искључити.

Ротација молекула у супстанци која је очврснула након овог поступка биће отежана, што значи да ће молекули задржати своју оријентацију. Овако се праве електричари, способни да одрже поларизовано стање од неколико дана до много година. Први пут је електрет (термоелектрет) направио на сличан начин од карнауба воска и колофонија јапански физичар Јогучи, то се догодило 1922. године.

Преостала поларизација диелектрика се може добити оријентисањем квази-дипола у кристалима миграцијом наелектрисаних честица на електроде или, на пример, убризгавањем наелектрисаних честица са електрода или из међуелектродних празнина у диелектрик током поларизације. Носиоци набоја се могу вештачки унети у узорак, на пример зрачењем електронским снопом. Временом се степен поларизације електрета смањује услед процеса релаксације и кретања носилаца наелектрисања под утицајем унутрашњег електричног поља електрета.

У принципу, било који диелектрик се може претворити у електретно стање. Најстабилнији електрети се добијају од смола и воскова, од полимера и неорганских диелектрика са поликристалном или монокристалном структуром, из чаша, сита итд.

Да би диелектрик постао стабилан електрет, мора се загрејати до тачке топљења у јаком електростатичком пољу, а затим охладити без искључивања поља (такви електрети се називају термоелектрети).

Узорак можете осветлити у јаком електричном пољу и тако производити фотоелектрике. Или зрачити радиоактивним ефектима — радиоелектрицима. Само га ставите у веома јако електростатичко поље - добићете електролектрет. Или у магнетном пољу — магнетоелектрет. Очвршћавање органског раствора у електричном пољу је криоелектрет.

Електрети метанола се добијају механичком деформацијом полимера. Кроз трење – трибоелектрици. Корона електрети су у пољу деловања коронског пражњења. Стабилно површинско наелектрисање постигнуто на електрету је реда величине 0,00000001 Ц/цм2.

Електрети различитог порекла користе се као извори константног електростатичког поља у сензорима вибрација, микрофонима, генераторима сигнала, електрометрима, волтметрима итд. Они савршено служе као осетљиви елементи у дозиметрима, меморијским уређајима. Као уређаји за фокусирање у гасним филтерима, барометрима и хигрометрима. Посебно се у електрофотографији користе фотоелектрери.