Сегнеэлектрика. Явление гистерезиса.

Сегнетоэлектрики - кристаллич. диэлектрики (полупроводники), обладающие в определённом диапазоне температур спонтанной поляризацией, к-рая существенно изменяется под влиянием внеш. воздействий. Структуру сегнетоэлектрика можно представить как результат фазового перехода кристалла с искажением структуры (понижением симметрии) из неполярной структуры (параэлектрич. фазы) в полярную (сегнетоэлектрич. фазу). В большинстве случаев это искажение структуры такое же, как и при воздействии электрич. поля на кристалл в неполярной (параэлектрич.) фазе. Такие сегнетоэлектрики наз. собственными, а искажение неполярной структуры связано с появлением спонтанной электрич. поляризации. В ряде сегнетоэлектриков поляризация возникает как вторичный эффект, сопровождающий перестройку структуры, к-рая не связана непосредственно с поляризацией и не может быть вызвана электрич. полем. Такие сегнетоэлектрики наз. несобственными.

Как правило, наблюдается фазовый переход непосредственно между сегнето- и параэлектрической (более симметричной) фазами. Однако есть кристаллы, в к-рых между этими фазами осуществляется промежуточная фаза с особыми свойствами - т. н. несоразмерная фаза (см. ниже).

Особенностью всех сегнетоэлектриков является относит. близость структур пара- и сегнетоэлектрич. фаз. Изменения ср. положений ионов при возникновении спонтанной поляризации обычно гораздо меньше, чем межионные расстояния. Поэтому спонтанная поляризация сегнетоэлектриков легко изменяется под влиянием внеш. воздействий - электрич. полей, упругих напряжений, изменений температуры и др. С этим связаны весьма высокие (по сравнению с обычными диэлектриками) значения диэлектрич. проницаемости, пьезоэлектрических (см. Пъезоэлектрики)и пироэлектрических (см. Пароэлектрики)постоянных. Сегнетоэлектрич. свойства были впервые обнаружены у кристаллов сегнетовой соли KNaC4H4O6*4H2O (1921), а затем у дигидрофосфата калия КН2РО4 (1935). Интенсивные исследования сегнетоэлектриков начались в 1945, когда были обнаружены сегнетоэлектрич. свойства керамики ВаТiO3 - родоначальника обширного семейства сегнетоэлектриков кислородно-октаэдрич. типа. В 60-х гг. начались исследования несобственных сегнетоэлектриков, в сер. 70-х гг.- сегнетоэлектрики с несоразмерной фазой.

Гистерезис (от греч. hysteresis - отставание, запаздывание), явление, которое состоит в том, что физическая величина, характеризующая состояние тела (например, намагниченность), неоднозначно зависит от физические величины, характеризующей внешние условия (например, магнитного поля). Гистерезис наблюдается в тех случаях, когда состояние тела в данный момент времени определяется внешними условиями не только в тот же, но и в предшествующие моменты времени. Неоднозначная зависимость величин наблюдается в любых процессах, т. к. для изменения состояния тела всегда требуется определённое время (время релаксации) и реакция тела отстаёт от вызывающих её причин. Такое отставание тем меньше, чем медленнее изменяются внешние условия Однако для некоторых процессов отставание при замедлении изменения внешних условий не уменьшается. В этих случаях неоднозначную зависимость величин называется гистерезисной, а само явление - Гистерезис

55.Закон Джоуля-Ленца

Если в проводнике течет постоянный ток и проводник остается неподвижным, то работа сторонних сил расходуется на его нагревание. Опыт показывает, что в любом проводнике происходит выделение теплоты, равное работе, совершаемой электрическими силами по переносу заряда вдоль проводника. Если на концах участка проводника имеется разность потенциалов, тогда работу по переносу заряда q на этом участке равна

По определению I= q/t. откуда q= I t. Следовательно

Так как работа идет па нагревание проводника, то выделяющаяся в проводнике теплота Q равна работе электростатических сил

Соотношение (17.13) выражает закон Джоуля-Ленца в интегральной форме. Введем плотность тепловой мощности, равную энергии выделенной за единицу время прохождения тока в каждой единице объема проводника

где S - поперечное сечение проводника, - его длина. Используя (17.13) и соотношение, получим

Но - плотность тока, а, тогда

с учетом закона Ома в дифференциальной форме, окончательно получаем

Формула (17.14) выражает закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме: объемная плотность тепловой мощности тока в проводнике равна произведению его удельной электрической проводимости на квадрат напряженности электрического поля