Основные свойства диэлектриков. Сегнетоэлектрики презентация

Содержание

ПОВТОРЕНИЕ Если диэлектрик поместить в электрическое поле напряженностью Е0, то в результате поляризации в нем создаются объемные заряды, собственное поле которых равно Еi.

Слайд 1ЛЕКЦИЯ 1
ПОВТОРЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ДИЭЛЕКТРИКОВ. СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКИ

Слайд 2ПОВТОРЕНИЕ
Если диэлектрик поместить в электрическое поле напряженностью Е0, то в результате

поляризации в нем создаются объемные заряды, собственное поле которых равно Еi.

Слайд 3ВЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СМЕЩЕНИЯ

или

Напряженность электрического поля E изменяется скачком при переходе из одной среды в другую.


Имеем границу раздела двух сред с ε1 и ε2, так что, ε1 < ε2.

Слайд 4Главная задача электростатики – расчет электрических полей, то есть напряженности электрического

поля Е в различных электрических устройствах, конденсаторах и др.
Эти расчеты сами по себе не просты. Кроме того, наличие разного сорта диэлектриков и проводников еще более усложняют задачу.

ВЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СМЕЩЕНИЯ

Слайд 5 

 
ВЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СМЕЩЕНИЯ

Слайд 6 
ВЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СМЕЩЕНИЯ

Слайд 7



отсюда можно записать:

 

ВЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СМЕЩЕНИЯ

Слайд 8 




ВЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СМЕЩЕНИЯ
 

Слайд 9

ПРОИЗВОЛЬНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ВЕКТОРА Е
 
 
 
 

Слайд 10
ПРОИЗВОЛЬНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ВЕКТОРА D
 
 
 

Слайд 11ВЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СМЕЩЕНИЯ
 

Слайд 12ПРЕЛОМЛЕНИЕ ВЕКТОРОВ Е И D НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ДВУХ ДИЭЛЕКТРИКОВ

Слайд 13РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ДИЭЛЕКТРИКОВ. СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКИ
В 1920 г. была открыта спонтанная (самопроизвольная) поляризация.

Всю

группу веществ, для которых характерно наличие спонтанной поляризации, назвали сегнетоэлектрики (англ. ferroelectrics).

Все сегнетоэлектрики обнаруживают резкую анизотропию свойств (сегнетоэлектрические свойства могут наблюдаться только вдоль одной из осей кристалла). У изотропных диэлектриков поляризация всех молекул одинакова, у анизотропных – поляризация, и следовательно, вектор поляризации в разных направлениях разные.

Слайд 14
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ
Значение ε зависит не только от внешнего поля E0,

но и от предыстории образца.

Наличие точки Кюри – температуры, при которой (и выше) сегнетоэлектрические свойства пропадают.
Например, титанат бария: 133º С;
сегнетова соль: – 18 + 24º С;
ниобат лития: 1210º С.

Диэлектрическая проницаемость ε (а следовательно, и Р ) нелинейно зависит от напряженности внешнего электростатического поля (нелинейные диэлектрики).

Слайд 15Нелинейная поляризация диэлектриков называется диэлектрическим гистерезисом
Ес – коэрцитивная сила,

Pс – остаточная поляризация


Состояние насыщения



Слайд 16Стремление к минимальной потенциальной энергии и наличие дефектов структуры приводит к

тому, что сегнетоэлектрик разбит на домены

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ

Слайд 17ДОМЕНЫ
а) – зарождение новых доменов (нуклеация)
b) – дальнейший рост доменов по

толщине кристалла
с) – рост доменов «вширь»
d) – сращивание доменов

http://labfer.ins.urfu.ru/common/pdf/128.pdf

Слайд 18ДОМЕНЫ
Рост гексагональных доменов (Pb5Ge3O11)
а) – изображение в поляризационном микроскопе
b) – схема

движения доменной стенки



Доменная стенка

http://labfer.ins.urfu.ru/common/pdf/128.pdf

Слайд 19ДОМЕНЫ
Рост треугольных доменов под действием внешнего импульсного поля (Pb5Ge3O11)
а) – изображение

в поляризационном микроскопе
b) – схема движения доменной стенки
с) – схема роста домена

http://labfer.ins.urfu.ru/common/pdf/128.pdf

Слайд 20ДОМЕНЫ
http://labfer.ins.urfu.ru/common/pdf/608.pdf
Поверхностные нанодоменные структуры, индуцированные лазерным излучением на поверхности ниобата лития
(оптическая

микроскопия)

Слайд 21Некоторые диэлектрики поляризуются не только под действием электрического поля, но и

под действием механической деформации. Это явление называется пьезоэлектрическим эффектом.
Явление открыто братьями Пьером и Жаком Кюри в 1880 году.

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИКИ

Если на грани кристалла наложить металлические электроды (обкладки) то при деформации кристалла на обкладках возникнет разность потенциалов. Если замкнуть обкладки, то потечет ток.

Все сегнетоэлектрики обладают пьезоэлектрическими свойствами

Слайд 22Возможен и обратный пьезоэлектрический эффект:
Возникновение поляризации сопровождается механическими деформациями.
Если на

пьезоэлектрический кристалл подать напряжение, то возникнут механические деформации кристалла, причем, деформации будут пропорциональны приложенному электрическому полю Е0.


Автор: Tizeff - Template:Ownnn, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2961245

Слайд 23ПИРОЭЛЕКТРИКИ
Пироэлектричество – появление электрических зарядов на поверхности некоторых кристаллов при их

нагревании или охлаждении.

При нагревании один конец диэлектрика заряжается положительно, а при охлаждении он же – отрицательно.

Появление зарядов связано с изменением существующей поляризации при изменении температуры кристаллов.

Все пироэлектрики являются пьезоэлектриками, но не наоборот.

Некоторые пироэлектрики обладают сегнетоэлектрическими свойствами.

Слайд 24ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ДИЭЛЕКТРИКИ

Слайд 25В качестве примеров использования различных диэлектриков можно привести:

сегнетоэлектрики – электрические конденсаторы,

ограничители предельно допустимого тока, позисторы, запоминающие устройства;

пьезоэлектрики – генераторы ВЧ и пошаговые моторы, микрофоны, наушники, датчики давления, частотные фильтры, пьезоэлектрические адаптеры;

пироэлектрики – позисторы, детекторы ИК-излучения, болометры (датчики инфракрасного излучения), электрооптические модуляторы.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ

Слайд 26Конец слайда
ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Слайд 27При высоких температурах проводимость может быть также обусловлена ионами самого материала.


Конец слайда

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ

Слайд 28Различают объёмную и поверхностную проводимость.

Объёмная проводимость создаётся

ионами примесей и ионами самого диэлектрика, которые, находясь в состоянии первоначального закрепления и совершая тепловые колебания, способны преодолеть силы взаимодействия с другими молекулами и перейти в новое положение временного закрепления, В отсутствие электрического поля направления перемещения ионов равновероятны, и ток равен нулю. При наличии поля движение ионов создаёт ток.
Ток, создаваемый движением ионов, называют током сквозной проводимости.

ВИДЫ ПРОВОДИМОСТИ

Слайд 29 Поверхностная проводимость обусловлена наличием влаги, загрязнениями, различными дефектами

на поверхности диэлектрика. По способности реагировать на влагу различают гидрофобные и гидрофильные материалы. Гидрофобные практически не смачиваются, и их удельное сопротивление велико. Гидрофильные смачиваются (адсорбируют влагу), и на поверхности образуется непрерывный токопроводящий слой. Адсорбцией влаги обладают полярные и ионные диэлектрики. Для уменьшения поверхностной электропроводности эти материалы защищают гидрофобными покрытиями.

ВИДЫ ПРОВОДИМОСТИ

Слайд 30ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ
Диэлектрическими потерями называют мощность, расходуемую электрическим

полем на поляризацию диэлектрика. Эта мощность выделяется в виде тепла. Потери обусловлены медленными поляризациями и электропроводностью диэлектрика.

Слайд 31ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Диэлектрики – изоляционные материалы. Повышение напряжения

свыше UПР может привести к пробою диэлектрика

Электрическая прочность ℰПР – минимальная напряжённость однородного электрического поля, приводящая к пробою диэлектрика.

dД – толщина диэлектрика.

Слайд 32Электрический пробой
Тепловой пробой
Поверхностный пробой
Электро-химическческий пробой

Слайд 33Электрический пробой. Ударная ионизация атомов. Лавинообразный процесс нарастания тока. Развитие в

течение 10-7…10-5 с. Процесс обычно локализован в узкой области. Появляется разрядный канал, внутри которого повышается давление, что приводит к появлению трещин или к полному разрушению диэлектрика. Обычно этот вид пробоя наступает при ℰПР = 103 МВ/м

Тепловой пробой наступает, когда количество теплоты, выделяемой в диэлектрике, превышает количество теплоты, отводимой от него в окружающую среду. Расплавление или обугливание

Слайд 34Электрохимический пробой обусловлен медленными изменениями химического состава и структуры диэлектрика, которые

развиваются под действием поля или разрядов в окружающей среде

Поверхностный пробой. Пробивается воздух вблизи поверхности твёрдого диэлектрика. Появляется проводящий канал. Напряжения пробоя зависит от давления, температуры и влажности воздуха. Для предотвращения поверхностного пробоя поверхность изолятора делают ребристой. Эффективная мера борьбы – замена воздуха жидким диэлектриком

Слайд 35Классификация диэлектрических материалов по функциям
Электроизоляционные – для отделения друг от друга

элементов схемы и для изоляции токоведущих частей. Обладают невысокой диэлектрической проницаемостью и большим удельным сопротивлением.

Конденсаторные – для увеличения ёмкости конденсаторов. Они имеют повышенное значение ε и малый tgδ (тангенс угла потерь).

Электроизоляционные

Конденсаторные

Похожие презентации

Химия и физика полимеров. Молекулярная структура полимера. Надмолекулярная структура полимеров 835
Концепции современного естествознания. Микромир 365
Источники радиоактивных загрязнений 301
Архимед күші 478
Понятия о напряжениях 878
Принципы построения систем и организации радиосвязи 445

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика