电致伸缩.pptx

电致伸缩17070125103029******@sdu.
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Piezoelectric and electrostriction
压电效应:是表示物体的应变与电场强度(或极化强度)之间存在线性关系,或者说是表示物体的应变与电场强度(或极化强度)之间存在正比关系。
电致伸缩效应:表示是表示物体的应变与电场强度(或极化强度)之间存在的非线性关系,或者近似认为应变与电场强度的平方(或极化强度的平方)成正比关系。
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压电效应
电致伸缩效应
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BaTiO3类型的铁电晶体或铁电陶瓷,在居里点温度以上处于非铁电相,是各向同性体,不存在压电效应。但存在电致伸缩效应。在居里点温度以下,如果未经极化处理,则是一个多畴体,体内总极化强度为零;还是各向同性体,不存在压电效应,但存在电致伸缩效应。
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压电效应可以用压电方程来描写,同样,铁电体的电致伸缩效应也可以用电致伸缩方程来描写。
其次经过极化后的铁电体,体内存在剩余极化强度(这个剩余极化强度的作用相当于在铁电体上作用一个直流偏压)。
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在外加小信号场的作用下,出现压电效应。这表明在外加小信号场的情况下,可以由电致伸缩方程导出铁电体的压电方程。
本节主要讨论如何通过铁电体的热力学函数表示式,导出铁电体的电致伸缩方程,以及如何在小信号情况下,由电致伸缩方程导出铁电体的压电方程。
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因为铁电体中的机电转换过程进行的很快,它来不及与外界交换热量,所以可认为机电转换过程是一个绝热过程。这就是说铁电体中各种常数的测量,都是在绝热条件下进行的。
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再结合边界条件,通常选熵,应力T和极化强度P为独立变量(或以、T、E为独立变量)比较方便,相应的热力学函数为焓H。
这就是为什么讨论铁电体中的机电行为时,所用的热力学函数是焓H(、T、P),而不是自由能F(、T、P)的原因。
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铁电体的电致伸缩方程
薄长片的电致伸缩方程。设薄长片的长度沿x方向,厚度沿z方向,电极面与z轴垂直。相应的热力学函数焓的微分表示式为:
对于绝热过程,存在d=0,上式简化为
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相应的热力学关系为:
其中焓H为
对于薄长片的焓H(T1,P3)为,
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假设极化强度与电场可以表示为:
则薄长片的焓H(T1,P3)为,