Сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики
Тема 1.Электростатика
Лекция №23
Условия на границе раздела двух диэлектрических сред.
Сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, электреты.
Проводники в электростатическом поле, электростатическая индукция.
Электрическая емкость уединенного проводника.
Конденсаторы, энергия электростатичекого поля.
Условия на границе раздела двух диэлектрических сред.
Определение 1.
Вектором электрического смещения называется вектор, который для электрически изотропной среды, по определению, будет равен
Единица электрического смещения — Кулон на метр в квадрате (Кл/м2).
Рассмотрим связь между векторами Е и D на границе раздела двух однородных изотропных диэлектриков (диэлектрические проницаемости которых e1 и e2) при отсутствии на границе свободных зарядов (рисунок слева).
Построим вблизи границы раздела диэлектриков 1 и 2 небольшой замкнутый прямоугольный контур ABCDA длины 
, ориентировав его так, как показано на рисунке.
Согласно теореме о циркуляции вектора Епо произвольному замкнутому контуру ABCDA, охватывающему границу раздела диэлектриков 1 
2, записываем, что 
откуда при достаточно малых ВС и DA 
и
(1)
Примечания. 1. 
касательные составляющие вектора электрической
напряжённости – Е (проекции на стороны контура– АВ и CD )
2.Знаки интегралов поАВ и CD разные, так как направления
интегрирования противоположны.
Заменив, согласно определению вектора смещения, проекции вектора Е проекциями вектора – D, деленными на (e0·e), получим, что
(2)
С помощью аналогичных модельных рассуждений, но уже для нормальных составляющих вектора смещения – 
, можно получить, что
(3)
Заменив, согласно определению, проекции вектора D проекциями вектора Е, умноженными на (e0·e), получим, что
(4)
Соотношения (1)÷(4) представляют собой граничные условия для векторов напряжённости и смещения электрического поля на границе раздела двух диэлектрических сред
Сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики.
Определение 1.
Сегнетоэлектрики — это диэлектрики, обладающие в определенном интервале температур спонтанной (самопроизвольной) поляризованностью, т. е. поляризованностью в отсутствие внешнего электрического поля (например,титанат бария ВаТiO3).
При отсутствии внешнего электрического поля сегнетоэлектрик представляет собой как бы мозаику из доменов — областей с различными направлениями поляризованности.
Это схематически показано на примере титаната бария (рисунок слева), где стрелки и знаки 
( 
к плоскости чертежа – «к нам»), Å ( к плоскости чертежа – «от нас») указывают
направление вектора Р.
Так как в смежных доменах эти направления различны, то в целом дипольный момент диэлектрика равен нулю.
При внесении сегнетоэлектрика во внешнее поле происходит переориентация дипольных моментов доменов по условной полярности внешнего поля, а возникшее при этом суммарное электрическое поле доменов будет поддерживать их некоторую ориентацию и после прекращения действия внешнего поля.
Основные свойства:
· сегнетоэлектрики имеют аномально большие значения диэлектрической проницаемости (для сегнетовой соли, например, emax»104);
· сегнетоэлектрические свойства сильно зависят от температуры, для каждого сегнетоэлектрика имеется определенная температура, выше которой его необычные свойства исчезают и он становится обычным диэлектриком (эта температура называется точкой Кюри);
· диэлектрическая проницаемость e сегнетоэлектриков зависит от напряженности Еполя в веществе, в то время как для других диэлектриков эти величины являются характеристиками вещества.
Определение 2.
Пьезоэлектрики — это кристаллические диэлектрики, в которых при сжатии или растяжении в определенных направлениях возникает электрическая поляризация даже в отсутствие внешнего электрического поля (прямой пьезоэффект).
Примечание.Наблюдается и обратный пьезоэффект — появление механической
деформации под действием электрического поля.
Для практики представляют интерес,так называемые,электреты — это диэлектрики, длительно сохраняющие поляризованное состояние после снятия внешнего электрического поля (электрические аналоги постоянных магнитов!).