3. Каким образом диэлектрик реагирует на магнитное поле?

М агнитное поле Н приводит к намагничиванию диэлектриков – появлению магнитной индукции и некоторым другим эффектам. Большинство диэлектриков – диамагнетики или парамагнетики, не обладают ферромагнитными свойствами. В этих случаях зависимость В от Н даже в сильных магнитных полях практически не отличается от линейной: , где – магнитная постоянная, или абсолютная магнитная проницаемость вакуума, – относительная магнитная проницаемость. ( в диамагнетиках , в парамагнетиках ).

В связи с намагничиванием в диэлектриках наблюдается магнитострикция, при которой деформация пропорциональна квадрату магнитного поля: . Этот эффект аналогичен электрострикции и становится заметен только в очень сильных магнитных полях. В ферромагнитных диэлектриках наблюдается также и линейный магнитомеханический эффект, который называется пьезомагнитным: . Для описания магнитомеханических эффектов вводится константа магнитострикции и пьезомагнитный модуль . В неферромагнитных эти параметры практически равны нулю.

Магнитокалорический эффект – при намагничивании образца происходит его охлаждение. . Благодаря этому эффекту удается получать сверхнизкие температуры ( ). Магнитокалорический эффект аналогичен электрокалорическому и представляет собой линейный эффект. Квадратичный магнитотепловой эффект представляет собой магнитные потери и может учитываться только в ферромагнитных диэлектриках.

При одновременном воздействии на вещество магнитного и электрического полей могут возникать гальваномагнитные эффекты. В диэлектриках они слабо выражены из-за малой концентрации свободных носителей заряда.

В зависимости от взаимной ориентации полей Е и В, а также от симметрии кристаллов возможны несколько продольных и поперечных гальваномагнитных явлений.

Из поперечных явлений (Е _|_ В) наиболее важен эффект Холла : появление разности потенциалов в направлении, перпендикулярном как Е, так и В. Полярность эдс Холла зависит от природы носителей заряда ( электроны или дырки), а величина ее пропорциональна концентрации и подвижности этих носителей. Эффект Холла иногда используется при исследовании электронной проводимости диэлектриков и особенно важен при исследовании свойств полупроводников. Таким образом, магнитные свойства диэлектриков за некоторым исключением не являются их характерными особенностями, а магнитные методы используются в основном при спектроскопическом исследовании свойств диэлектриков.

4. Каким образом диэлектрик реагирует на нагрев?

Т епловое воздействие на диэлектрики изменяет практически все их электрические свойства, так как влияет на электропроводность, на поляризацию, на электрическое старение и пробой. Как и любое вещество, диэлектрик при нагревании или охлаждении запасает или отдает некоторое количество теплоты, пропорциональное изменению температуры: , где – теплоемкость при постоянном давлении. Неоднородный нагрев диэлектрика в случае образования градиента температуры приводит к переносу теплоты (явление теплопроводности): , где – коэффициент теплопроводности. Изменение температуры приводит также к термоупругим явлениям, например, температурному расширению или сжатию , что обусловлено асимметрией колебаний атомов и ионов, роль которой усиливается с повышений интенсивности тепловых колебаний атомов и молекул.

Возникают также различные электрические явления. В зоне контакта различных диэлектриков и полупроводников может возникнуть термо-э.д.с., величина которой зависит от разности температур между контактами и различия в работе выхода электронов. При высоких температурах возможны термоэлектронная и термоионная эмиссии с поверхности диэлектриков. В диэлектриках, подвергавшихся предварительному воздействию сильного электрического поля, нагревание приводит к появлению термостимулированных токов деполяризаций (ТСД), при которых исчезает остаточная поляризация, обусловленная наличием дефектов структуры и неоднородностей.

В некоторых диэлектрических кристаллах при изменении температуры наблюдается пироэлектрический эффект: возникает электрическое напряжение, полярность которого изменяется в зависимости от нагрева или охлаждении кристалла: . Пироэлектричество объяснятся спонтанной поляризованностью таких кристаллов.