3. Лінії електричного зміщення і потік електричного зміщення.

Звернемо увагу на такі поняття, як лінії електричного зміщення і потік електричного зміщення.

Лінії електричного зміщення – це лінії, дотичні до яких в кожній точці співпадають з напрямком вектора . Напрям і густоту цих ліній визначають так само, як і для ліній вектора . Лінії вектора можуть починатись і закінчуватись на будь-яких зарядах – вільних і зв'язаних; в той же час лінії вектора – лише на вільних зарядах. Через області поля, де знаходяться зв'язані заряди, лінії вектора проходять не перериваючись.

Потік електричного зміщення для замкненої поверхні

4. Теорема Остроградського-Гаусса для електростатичного поля в діелектриці

Теорема Остроградського-Гаусса для електростатичного поля в діелектрицімає вид:

тобто потік вектора електричного зміщення крізь довільну замкнену поверхню дорівнює алгебраїчній сумі всіх вільних електричних зарядів, розташованих всередині поверхні.

Ця теорема справджується як для однорідного і ізотропного, так і для неоднорідного і анізотропного середовища.

5. Сегнетоелектрики, їх властивості та використання

Сегнетоелектрики – це діелектрики, що мають в певному інтервалі температур спонтанну (мимовільну) поляризованість, тобто поляризованість у відсутності зовнішнього електричного поля. До сегнетоелектриків відносяться, наприклад, детально вивчені І. В. Курчатовым і П. П. Кобеко сегнетова сіль, від якої і отримали свою назву сегнетоелектрики, і титанат барія.

За відсутності зовнішнього електричного поля сегнетоелектрик є мов би мозаїкою з доменів – областей з різними напрямами поляризованої. Це схематично показано на прикладі тнтаната барія (рис. 6.3, а), де стрілки і знаки: крапка в кружечку і плюс в кружечку вказують напрям вектора . Оскільки в суміжних доменах ці напрями різні, то в цілому дипольний момент діелектрика дорівнює нулю. При внесенні сегнетоелектрика в зовнішнє поле відбувається переорієнтація дипольних моментів доменів по полю, а виникле при цьому сумарне електричне поле доменів підтримуватиме їх деяку орієнтацію і після припинення дії зовнішнього поля. Томусегнетоелектрики мають аномально великі значення діелектричної проникності (для сегнетової солі, наприклад ).

Сегнетоелектричні властивості сильно залежать від температури. Для кожного сегнетоелектрика є певна температура, вище за яку його незвичайні властивості зникають і він стає звичайним діелектриком. Ця температура називається точкою Кюрі. Як правило, сегнетоелектрики мають тільки одну точку Кюрі; виняток становлять лише сегнетова сіль (–18 і +24°С) і ізоморфні з нею з'єднання.

Діелектрична проникність (а отже, і діелектрична сприйнятливість сегнетоелектриків залежить від напруженості поля в речовині.

Для сегнетоелектриків формула не справджується; для них зв'язок між векторамиполяризованності () і напруженості поля () нелінійна і залежить від значеньв попередні моменти часу. В сегнетоелектриках спостерігається явищедіелектричного гістерезису ("запізнювання"). Як видно з рис. 6.3, б із збільшенням напруженості зовнішнього електричного поля поляризованістьзростає, досягаючи насичення (крива1). Зменшення із зменшеннямвідбувається по кривій2, і при Е = 0 сегнетоелектрик зберігає залишкову поляризованість , тобто сегнетоелектрик залишається поляризованим у відсутності зовнішнього електричного поля. Для знищення залишковоїполяризованості треба прикласти електричне поле зворотного напряму Величина називається коерцитивною силою (від лат. соеrticio – утримування). Подальше змінювання призводить до того, щоР змінюється по кривій 3 петлі гістерезису.

В наш час відомо більше 100 сегнетоелектриків, не рахуючи твердих розчинів. Сегнетоелектрики широко застосовуються як матеріали з великим значенням (наприклад, в конденсаторах).

а б

Рис. 6.3

ЛЕКЦІЯ 07