4.4. Điện môi đặc biệt

Trên đây, khi nói đến sự phân cực của điện môi, chủ yếu là nói tới điện môi đẳng hướng. Ở đó các tính chất vật lý như nhau theo mọi hướng. Các điện môi loại này thường là chất khí, lỏng hoặc chất rắn vô định hình hay chất rắn đa tinh thể. Đối với điện môi chất rắn đơn tinh thể, có tính dị hướng, nghĩa là các tính chất vật lý như sự giãn nở, độ phân cự, tính đàn hồi, … theo các hướng khác nhau thì khác nhau. Trong số các điện môi dị hướng, có hai loại có những tính chất đặc biệt và có vait rò quan trọng trong kỹ thuật. Đó là các chất Seignette điện và các chất áp điện.

1. Điện môi Seignette (sécnhét)

Muối Seignette có công thức NaK(C2H2O3)2.4H2O và một số các điện môi khác có tính chất tương tự. Đặc tính của điện môi Seignette:

+ Trong khoảng nhiệt độ nào đấy, hệ số điện môi của Seignette rất lớn, ta có thể đạt tới 10000.

+ Hệ số điện môi  \( \varepsilon  \) và do đó hệ số cảm điện  \( {{\chi }_{e}} \) phụ thuộc vào cường độ điện trường E trong lòng điện môi. Vì thế, vectơ phân cực  \( {{\overrightarrow{P}}_{e}} \) không tỉ lệ bậc nhất với cường độ điện trường  \( \overrightarrow{E} \).

+ Giá trị của Pe không những phụ thuộc cường độ điện trường E mà còn phụ thuộc cả vào trạng thái phân cực trước đó của điện môi trước. Khi tăng E đến giá trị Eb thì Pe đạt giá trị bão hòa. Nếu sau đó giảm E xuống tới giá trị E = 0 thì Pe không giảm tới không mà vẫn còn bằng một giá trị Ped nào đó (hình 11.6). Hiện tượng đó được gọi là hiện tượng điện trễ. Chỉ khi đổi chiều điện trường và đưa nó đến giá trị Ek thì sự phân cực mới hoàn toàn mất đi. Giá trị Ek được gọi là điện trường khử điện. Nếu tiếp tục cường độ điện trường biến thiên tới giá trị  \( -{{E}_{b}} \) rồi từ  \( -{{E}_{b}} \) về không, sau đó lại đổi chiều điện trường và tiếp tục tăng giá trị cường độ điện trường từ không đến Eb, ta sẽ được một đường cong khép kín gọi là chu trình điện trễ.

+ Khi tăng nhiệt độ tới quá một nhiệt độ TC nào đó, điện môi Seignette mất hết các tính chất đặc biệt trên và trở thành một điện môi bình thường. Nhiệt độ TC được gọi là nhiệt độ Curi.

Những đặc tính của điện môi Seignette được giải thích bằng thuyết miền phân cực tự nhiên (hay tự phát). Khối tinh thể điện môi Seignette gồm nhiều miền phân cực tự nhiên; trong phạm vi mỗi miền, sự tương tác giữa các hạt làm cho các momen điện của các phân tử song song với nhau; tuy nhiên, trong các miền khác nhau, các vectơ momen điện lại sắp xếp hỗn độn sao cho toàn bộ khối điện môi không phân cực. Dưới tác dụng của điện trường ngoài, vectơ momen điện của các miền đều định hướng theo phương của điện trường ngoài, kết quả khối điện môi bị phân cực.

Điện môi Seignette có nhiều ứng dụng trong kĩ thuật điện và vô tuyến điện hiện đại. Với hệ số điện môi lớn, điện môi Seignette được dùng để chế tạo những tụ điện có điện dung lớn, nhưng kích thước nhỏ.

Nhận Dạy Kèm Vật Lý Đại Cương Online qua ứng dụng Zoom, Google Meet,...

2. Hiệu ứng áp điện

a) Hiệu ứng điện thuận

Năm 1880 nhà vật lí Pierre Curie và Jacques Curie đã phát hiện ra hiện tượng: khi kéo dãn hoặc nén tinh thể điện môi theo các phương đặc biệt trong tinh thể thì trên các mặt giới hạn của tinh thể có xuất hiện các điện tích trái dấu, tương tự như những điện tích xuất hiện trong hiện tượng phân cực điện môi (hình 11.7). Hiện tượng đó được gọi là hiệu ứng áp điện thuận.

Hiệu ứng áp điện thuận được ứng dụng trong kĩ thuật để biến các dao động cơ thành những dao động điện.

b) Hiệu ứng áp điện nghịch

Trong các tinh thể nêu trên, nếu ta áp lên hai mặt tinh thể một hiệu điện thế thì nó sẽ bị dãn hoặc nén. Nếu hiệu điện thế áp lên tinh thể là hiệu điện thế xoay chiều thì bản tinh thể sẽ bị dãn – nén liên tục và dòng điện theo đúng tần số của hiệu điện thế xoay chiều. Tính chất này được ứng dụng để chế tạo các nguồn phát sóng siêu âm.


error: Content is protected !!
MENU
Trang Chủ