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Polarizzazione del dielettrico ceramico piezoelettrico

Visualizzazioni: 16 Autore: Editor del sito Orario di pubblicazione: 2018-09-15 Origine: Sito

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Cristalli ceramici piezoelettrici sono sia dielettrici che anisotropi, quindi le proprietà dielettriche dei cristalli piezoelettrici sono diverse da quelle dei dielettrici isotropi. Il dielettrico è polarizzato sotto l'azione di un campo elettrico e lo stato di polarizzazione è uno stato in cui il campo elettrico esercita una forza di spostamento relativa sul punto di carica del dielettrico e un equilibrio temporaneo di attrazione reciproca tra le cariche. Il campo elettrico è la causa esterna della polarizzazione. La causa interna della polarizzazione risiede all'interno del mezzo. Con i processi microscopici all'interno del mezzo, esistono tre principali meccanismi di polarizzazione.

(1) Un atomo o ione che costituisce un dielettrico. Sotto l'azione di un campo elettrico, un nucleo carico positivamente non coincide con il centro negativo del suo guscio elettronico, generando così un momento dipolare elettrico. Questa polarizzazione è chiamata polarizzazione dello spostamento elettronico.

(2) Gli ioni positivi e negativi che compongono i dielettrici subiscono uno spostamento relativo sotto l'azione di un campo elettrico, risultando in un momento dipolare elettrico chiamato polarizzazione dello spostamento ionico.

(3) Le molecole che compongono il dielettrico sono molecole polari con un certo momento elettrico intrinseco, ma a causa del movimento termico l'orientamento è disordinato e il momento elettrico totale dell'intero dielettrico è zero. Quando agisce un campo elettrico esterno, questi momenti di dipolo elettrico saranno allineati lungo il campo esterno,il cristallo piezoelettrico a ultrasuoni produce un momento dipolare elettrico macroscopico nel dielettrico, che è chiamato polarizzazione dell'orientamento.

Polarizzazione dello spostamento di una molecola infinita

Quando il dielettrico senza elettrodi si trova in un campo elettrico esterno sotto l'azione della forza del campo elettrico, i centri di carica positiva e negativa della molecola produrranno spostamenti relativi per formare un dipolo elettrico, e i loro momenti di dipolo elettrico equivalenti P sono orientati lungo la direzione del campo elettrico. Per un piezoelettrico dielettrico nel suo insieme, poiché ciascuna molecola nel dielettrico forma dipoli elettrici, questi sono disposti nel dielettrico. Le cariche positive e negative dei dipoli elettrici adiacenti nel dielettrico sono vicine l'una all'altra. Se il dielettrico è uniforme, rimane elettricamente neutro ovunque, ma sulla superficie del dielettrico che è perpendicolare all'intensità del campo elettrico esterno E0. Ci saranno rispettivamente cariche positive e negative che non possono lasciare il dielettrico e non possono muoversi liberamente nel dielettrico. Questo fenomeno di cariche polarizzate nel dielettrico sotto l'azione di un campo elettrico esterno è chiamato polarizzazione del dielettrico. Più forte è il campo elettrico esterno, maggiore è lo spostamento relativo tra i centri di carica positiva e negativa di ciascuna molecola, maggiore è il momento di dipolo elettrico della molecola, più cariche polarizzate appaiono su entrambe le superfici del dielettrico e maggiore è la polarizzazione. Quando il campo elettrico esterno di Dopo aver rimosso il trasduttore piezoelettrico della frequenza di risonanza , i centri delle cariche positiva e negativa sono nuovamente coincidenti (P = 0), quindi questo tipo di molecola può essere considerata come un dipolo elettrico elastico la cui forza elastica è collegata da due cariche elettriche equivalenti equivalenti. L'entità del momento di dipolo elettrico P è proporzionale all'intensità del campo. Poiché la polarizzazione della molecola infinita risiede nello spostamento relativo del centro delle cariche positiva e negativa, viene spesso chiamata bit.

Polarizzazione orientata delle molecole polari

Per quanto riguarda il dielettrico molecolare polare, il centro delle cariche positive e negative nella molecola equivale a un dipolo elettrico. Sotto l'azione del campo elettrico esterno, sarà soggetto a un momento, in modo che il momento di dipolo elettrico P della molecola sia rivolto nella direzione del campo elettrico. A causa dell’interferenza del movimento termico molecolare, questo sterzo è minimo ed è impossibile allineare i momenti di dipolo elettrico di tutte le molecole lungo la direzione del campo elettrico. Quanto più forte è il campo elettrico esterno della ceramica piezoelettrica dell'elettrodo piezoelettrico, tanto più ordinato è l'ordine di guida del momento dipolare elettrico della molecola. A livello macroscopico, tanto più le cariche polarizzate appaiono su entrambe le superfici perpendicolari al dielettrico e al campo elettrico esterno, tanto maggiore è il grado di polarizzazione. Quando il campo elettrico esterno viene rimosso, la direzione del momento di dipolo elettrico della molecola diventa una disposizione irregolare a causa del movimento termico delle molecole, e il dielettrico è ancora neutro. La polarizzazione delle molecole polari avviene nella direzione in cui il dipolo elettrico equivalente si rivolge al campo elettrico esterno, quindi è chiamata polarizzazione dell'orientamento. In generale, mentre le molecole sono polarizzate contemporaneamente, esiste anche una polarizzazione per spostamento. Sebbene i processi microscopici di polarizzazione di due tipi di dielettrici, polare siano diversi, ma gli effetti macroscopici sono gli stessi. Sulle due superfici opposte del dielettrico compaiono cariche polarizzate di diverso numero. I sensori della piastra piezoelettrica appaiono e il campo elettrico esterno aumenta. più appaiono le cariche più polarizzate. Pertanto, quando il fenomeno della polarizzazione del dielettrico viene descritto macroscopicamente di seguito, non è necessario dividerlo in due tipi di dielettrici per la discussione.