Elektrostrikce - Electrostriction

Elektrostrikce (srov. Magnetostrikce ) je vlastnost všech elektrických nevodičů nebo dielektrik , která jim způsobuje změnu jejich tvaru působením elektrického pole .

Vysvětlení

Elektrostrikce je vlastností všech dielektrických materiálů a je způsobena mírným posunem iontů 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 Poissonovým poměrem . Všechny izolační materiály sestávající z více než jednoho typu atomu budou do určité míry iontové kvůli rozdílu elektronegativity atomů, a proto vykazují elektrostrikci.

Výsledné napětí (poměr deformace k původnímu rozměru) je úměrné druhé mocnině polarizace . Obrácení elektrického pole nezmění směr deformace.

Více formálně, koeficient elektrostrikce je čtvrté místo tensor ( ), které se týkají tenzoru deformace druhého řádu ( ) a prvního řádu elektrický hustota polarizace ( ). ${\ displaystyle Q_ {ijkl}}$${\ displaystyle x_ {ij}}$${\ displaystyle P_ {m}}$

${\ displaystyle x_ {ij} = Q_ {ijkl} P_ {k} P_ {l}}$

Související piezoelektrický jev se vyskytuje pouze v určité třídě dielektrik. Elektrostrikce platí pro všechny krystalové symetrie, zatímco piezoelektrický efekt platí pouze pro 20 piezoelektrických skupin bodů . Elektrostrikce je kvadratický efekt, na rozdíl od piezoelektřiny, což je lineární efekt.

Materiály

Ačkoli všechna dielektrika vykazují určité elektrostrikce, určitá keramika, známá jako relaxační feroelektrika , má mimořádně vysoké elektrostrikční konstanty. Nejčastěji používané jsou

• niobičnan hořečnatý (PMN)
• olovo horečnatý niobát-olovičitan titaničitý (PMN-PT)
• zirkoničitan titaničitý olovnatý lanthanitý (PLZT)

Velikost účinku

Elektrostrikce může produkovat napětí 0,1% při intenzitě pole 2 miliony voltů na metr (2 MV / m) pro materiál zvaný PMN-15 (web TRS uvedený v odkazech níže). 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. 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

• Projektory sonaru pro ponorky a hladinová plavidla
• Pohony pro malé posunutí

Viz také

• Magnetostrikce
• Fotoelasticity
• Piezomagnetismus
• Piezoelektřina
• Relaxační feroelektrický

Reference

• „Elektrostrikce.“ Encyklopedie Britannica. 2006. Encyklopedie Britannica Premium Service. 19. července 2006
• Mini slovník fyziky (1988) Oxford University Press
• „Elektrostrikční materiály“ od společnosti TRS Technologies
• „Elektronické materiály“ prof. Dr. Helmut Föll

externí odkazy