Электрострикция

Электрострикция ( см. магнитострикция ) - это свойство всех электрических непроводников или диэлектриков, которое заставляет их изменять свою форму под действием электрического поля.

• 1 Пояснение
• 2 Материалы
• 3 Величина воздействия
• 4 Применение
• 5 См. Также
• 6 Ссылки
• 7 Внешние ссылки

Электрострикция является свойством всех диэлектрических материалов и вызывается смещением ионов в кристаллической решетке при воздействии внешнего электрического поля. Положительные ионы будут смещаться в направлении поля, а отрицательные ионы будут смещаться в противоположном направлении. Это смещение будет накапливаться во всем объеме материала и приведет к общей деформации (удлинению) в направлении поля. Толщина будет уменьшаться в ортогональных направлениях, характеризуемых коэффициентом Пуассона. Все изоляционные материалы, состоящие из более чем одного типа атомов, будут до некоторой степени ионными из-за разницы в электроотрицательности атомов и, следовательно, проявлять электрострикцию.

Результирующая деформация (отношение деформации к исходному размеру) пропорциональна квадрату поляризации. Изменение электрического поля на противоположное не изменяет направление деформации.

Более формально коэффициент электрострикции представляет собой тензор четвертого ранга ($Q\; ijkl\; \{\backslash \; displaystyle\; Q\_\; \{ijkl\}\}$), связывающий тензор деформации второго порядка ($xij\; \{\backslash \; displaystyle\; x\_\; \{ij\}\}$) и плотность электрической поляризации первого порядка ($P\; m\; \{\backslash \; стиль\; отображения\; P\_\; \{m\}\}$).

$xij\; =\; Q\; ijkl\; P\; k\; P\; l\; \{\backslash \; displaystyle\; x\_\; \{ij\}\; =\; Q\_\; \{ijkl\}\; P\_\; \{k\}\; P\_\; \{l\}\}$

Связанный с ним пьезоэлектрический эффект возникает только в определенном класс диэлектриков. Электрострикция применяется ко всем симметриям кристаллов, в то время как пьезоэлектрический эффект применяется только к 20 пьезоэлектрическим точечным группам . Электрострикция - это квадратичный эффект, в отличие от пьезоэлектричества, который представляет собой линейный эффект.

Хотя все диэлектрики обладают некоторой электрострикцией, определенная керамика, известная как релаксорные сегнетоэлектрики, имеет чрезвычайно высокие электрострикционные постоянные. Чаще всего используются

• ниобат свинца и магния (PMN)
• (PMN-PT)
• (PLZT)

Электрострикция может создавать деформацию 0,1% при напряженности поля 2 миллиона вольт на метр (2 МВ / м) для материала под названием PMN-15 (веб-сайт TRS указан в ссылках ниже). Эффект оказывается квадратичным при низкой напряженности поля (до 0,3 МВ / м) и примерно линейным после этого, вплоть до максимальной напряженности поля 4 МВ / м. Следовательно, устройства, изготовленные из таких материалов, обычно работают при напряжении смещения, чтобы вести себя почти линейно. Это, вероятно, вызовет деформации, которые приведут к изменению электрического заряда, но это не подтверждено.

• Гидролокаторы для подводных лодок и надводных судов
• Актуаторы для малых перемещений

• Магнитострикция
• Фотоупругость
• Пьезомагнетизм
• Пьезоэлектричество
• Релаксор сегнетоэлектрик

• «Электрострикция». Encyclopædia Britannica.
• Мини-словарь физики (1988) Oxford University Press
• «Электрострикционные материалы» от TRS Technologies
• «Электронные материалы» профессора доктора Гельмута Фёлля