Elektrostrikce - Electrostriction
Elektrostrikce (srov. magnetostrikce ) je majetkem všech elektrických nevodičů, nebo dielektrika, což jim způsobí změnu jejich tvaru při použití elektrické pole.
Vysvětlení
Elektrostrikce je vlastností všech dielektrických materiálů a je způsobena přemístěním ionty v krystalové mřížce po vystavení vnějšímu elektrickému poli. Kladné ionty budou přemístěny ve směru pole, zatímco záporné ionty budou přemístěny v opačném směru. Toto posunutí se hromadí v celém sypkém materiálu a povede k celkovému přetvoření (prodloužení) ve směru pole. Tloušťka bude zmenšena v ortogonálních směrech charakterizovaných Poissonův poměr. Všechny izolační materiály sestávající z více než jednoho typu atomu budou do určité míry iontové kvůli rozdílu elektronegativity atomů, a proto vykazují elektrostrikci.
Výsledný kmen (poměr deformace k původnímu rozměru) je úměrný druhé mocnině polarizace. Obrácení elektrického pole nezmění směr deformace.
Formálněji je koeficient elektrostrikce a čtvrté místo tenzor (), týkající se tenzoru napětí druhého řádu () a elektrickou energii prvního řádu hustota polarizace ().
Související piezoelektrický jev vyskytuje se pouze v určité třídě dielektrik. Elektrostrikce platí pro všechny krystalové symetrie, zatímco piezoelektrický efekt platí pouze pro 20 piezoelektrických bodové skupiny. Elektrostrikce je a kvadratický efekt, na rozdíl od piezoelektřiny, což je a lineární účinek.
Materiály
Ačkoli všechna dielektrika vykazují určité elektrostrikce, určitá vytvořená keramika, známá jako relaxor feroelektrika, mají mimořádně vysoké elektrostrikční konstanty. Nejčastěji používané jsou
- niobičnan hořečnatý (PMN)
- olovo-hořečnatý-niobát-olovičitan (PMN-PT)
- olovo-zirkoničitan titaničitý olovnatý (PLZT)
Velikost účinku
Elektrostrikce může způsobit napětí 0,1% při intenzitě pole 2 miliony voltů na metr (2 MV / m) pro materiál zvaný PMN-15 (web TRS uvedený v níže uvedených odkazech). Účinek se zdá být kvadratický při nízké intenzitě pole (až 0,3 MV / m) a poté zhruba lineární, až do maximální intenzity pole 4 MV / m[Citace je zapotřebí ]. Proto jsou zařízení vyrobená z takových materiálů běžně provozována kolem předpětí, aby se chovala téměř lineárně. To pravděpodobně způsobí, že deformace povedou ke změně elektrického náboje, ale to není potvrzeno.
Aplikace
Viz také
Reference
- „Elektrostrikce.“ Encyklopedie Britannica.
- Mini slovník fyziky (1988) Oxford University Press
- „Elektrostrikční materiály“ od společnosti TRS Technologies
- „Elektronické materiály“ Dr. Dr. Helmut Föll