Пьезоэлектрики

В отсутствие внешнего электрического поля суммарный электрический момент кристалла равен нулю. Существуют, однако, вещества, называемые пьезоэлектриками, с особой симметрией расположения ионов в решетке, которая нарушается при механической деформации тела. Это приводит к появлению электрической поляризации по величине, которой можно судить о приложенной деформации. При не очень больших деформациях поляризованность пропорциональна приложенной силе и изменяет знак при изменении направления деформации. Указанное явление называется пьезоэлектрическим эффектом.

Рис.17.14.

В симметричном кристалле центры (+) и (-) зарядов ( рис. 17.14,а) (рис.141а) совпадают =0, поляризация = 0

на рис. 17.14,б (рис.141б) поляризация  0

У большинства диэлектриков наблюдается в той или иной степени явление электрострикции, заключающееся в изменении размеров тела в случае приложения внешнего электрического поля, которое взаимодействует с диполями молекул или ионов и создает деформирующие силы.

Относительное изменение размеров невелико и пропорционально квадрату напряженности электрического поля. Однако у пьезоэлектриков деформация ярко выражена (обратный пьезоэлектрический эффект), причем =Е - напряженность электрического поля, и при изменении направления поля растяжение кристалла переходит в сжатие, в чем и проявляется отличие обратного пьезоэлектрического эффекта от электрострикции.

Из типичных пьезоэлектриков можно назвать сегнетову соль, фосфат аммония, -кварц. Несмотря на сравнительно малые изменения размеров под действием электрического поля (у кварца =2.25Ч10-8 при Е=104 В/м), пьезоэлектрические кристаллы нашли широкое применение в качестве электромеханических преобразователей (стабилизаторов, фильтров, звукоснимателей, излучателей и приемников ультразвуковых колебаний и т.д.)

Если деформация решетки вызвана изменением температуры, то явление возникновения поляризации называется пироэлектрическим эффектом. Наиболее известные пироэлектрики - турмалин и сегнетова соль.