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2020-07-17
驗(yàn)電器和靜電計(jì)是研究靜電場(chǎng)特性的兩種重要實(shí)驗(yàn)儀器，但對(duì)于這兩種儀器在結(jié)構(gòu)和作用方面的異同，多數(shù)學(xué)生并不十分清楚，甚至存在一些誤解。例如認(rèn)為“只要把驗(yàn)電器的金屬箔換成金屬指針就變成了靜電計(jì)”，驗(yàn)電器可以用來(lái)檢驗(yàn)和比較不同帶電體所帶電量的多少”，“靜電計(jì)不能用來(lái)測(cè)量直流電路中的電勢(shì)差”等。對(duì)于這些似是而非的認(rèn)識(shí)，有的老師的認(rèn)識(shí)也是模棱兩可，說(shuō)不清楚。為了澄清上述問(wèn)題，本文對(duì)這兩種儀器在結(jié)構(gòu)和作用方面的差異作簡(jiǎn)要辯析。驗(yàn)電器的原理：當(dāng)驗(yàn)電器指示系統(tǒng)帶電后，由于同種電荷的排斥力使指示...2020-07-17
靜電計(jì)是如何達(dá)到測(cè)量電壓的？物理教材中提到靜電計(jì)是在驗(yàn)電器的基礎(chǔ)上制成的，用來(lái)測(cè)量電勢(shì)差。把它的金屬球跟一個(gè)導(dǎo)體連接，把它的金屬外殼跟另一個(gè)導(dǎo)體連接(或同時(shí)接地)，從指針的偏轉(zhuǎn)角度就可以測(cè)出兩個(gè)導(dǎo)體間的電勢(shì)差。對(duì)于其中的原理書中沒(méi)有過(guò)多的解釋，現(xiàn)結(jié)合驗(yàn)電器的原理作以下探討。驗(yàn)電器的是根據(jù)同種電荷相互排斥的原理制成的，讓驗(yàn)電器的金屬小球帶上點(diǎn)，通過(guò)金屬桿與金屬小球相連的兩個(gè)金屬箔片也會(huì)帶上同種電荷。同種電荷互相排斥，金屬箔片就會(huì)張開一定的角度。帶電小球帶的電量越多，金屬箔片帶的...2020-07-16
為什么鐵電體會(huì)有電滯回線？主要是因?yàn)殍F電體是由鐵電疇組成的。理想單疇鐵電單晶體中，晶體內(nèi)部區(qū)域的自發(fā)極化P全部指向同一方向，整個(gè)晶體將在內(nèi)外部空間建立起電場(chǎng)。那么周圍空間將儲(chǔ)存相當(dāng)大的靜電能量，從能量角度來(lái)看，這種狀態(tài)是不穩(wěn)定的。因此，晶體中鐵電相的自發(fā)極化總是會(huì)分裂成一系列極化方向不同的小區(qū)域，其自發(fā)極化在外部空間建立的電場(chǎng)互相抵消，因而，整個(gè)單晶對(duì)外不呈現(xiàn)電場(chǎng)。事實(shí)上，鐵電晶體中的鐵電相通常是由自發(fā)極化方向不同的區(qū)域按一定規(guī)律排列組成的，這些自發(fā)極化相同的小區(qū)域便稱為電疇...2020-07-15
在熱釋電晶體中，有若干種點(diǎn)群的晶體不但在某溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極化，且自發(fā)極化有兩個(gè)或多個(gè)可能的取向，在不超過(guò)晶體擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度的電場(chǎng)作用下，其取向可以隨電場(chǎng)改變，這種特性稱為鐵電性，具有這種性質(zhì)的晶體稱為鐵電體。大量實(shí)驗(yàn)表明，描述鐵電體的物理性質(zhì)（如極化強(qiáng)度、熱釋電系數(shù)、壓電常數(shù)等）與外電場(chǎng)E之間的滯后關(guān)系曲線就是電滯回線（ferroelectrichysteresis）,類似于鐵磁體的磁滯回線。除此之外，鐵電體與鐵磁體在許多其他物理性質(zhì)上也是具有一一相對(duì)應(yīng)的類似，如電疇對(duì)應(yīng)磁...2020-07-14
熱釋電效應(yīng)的強(qiáng)弱可用熱釋電系數(shù)來(lái)表示。在溫度變化?T的情況下，如果晶體自發(fā)極化強(qiáng)度改變了?P，則?P與?T間的關(guān)系可用下式表示?P=p?T值范圍分別為i=1,2,3,4,5,6。由于晶體加熱時(shí)，要保持晶體應(yīng)變?yōu)榱愕臈l件是不易實(shí)現(xiàn)的，所以在一般情況下測(cè)得的是自由熱釋電系數(shù)。反過(guò)來(lái)，對(duì)熱釋電晶體絕熱施加電場(chǎng)時(shí)，其溫度將發(fā)生變化，這種效應(yīng)稱為逆熱釋電效應(yīng)或電生熱效應(yīng)。利用熱釋電效應(yīng)可制成性能良好的紅外敏感元件。其對(duì)熱釋電材料的要求是：①能充分吸收入射的紅外線；②為了使吸收的單位熱能...2020-07-13
晶體因溫度均勻變化而發(fā)生極化強(qiáng)度改變的現(xiàn)象稱為晶體的熱釋電效應(yīng)。熱釋電效應(yīng)研究表明，具有熱釋電效應(yīng)的晶體一定是具有自發(fā)極化(固有極化)的晶體，因此，具有對(duì)稱中心的晶體不可能有熱釋電效應(yīng)，這一點(diǎn)與壓電體的要求一致，但具有壓電性的晶體不一定就具有熱釋電性。這是因?yàn)閴弘娦?yīng)發(fā)生時(shí)，機(jī)械力引起的正、負(fù)電荷中心的相對(duì)位移在不同方向上一般是不等的；而晶體在均勻受熱時(shí)的膨脹卻在各方向同時(shí)發(fā)生，并且在相互對(duì)稱的方向上必定具有相等的線膨脹系數(shù)，也就是說(shuō)，在這些方向上所引起的正、負(fù)電荷中心的相對(duì)...2020-07-10
在晶體中，如果晶胞中由于晶格結(jié)構(gòu)對(duì)稱性原因使正負(fù)電荷中心不相重合，即每一個(gè)晶胞具有一定的固有偶極矩時(shí)，由于晶體構(gòu)造的周期性和重復(fù)性，晶胞的固有偶極矩便會(huì)沿同一方向排列整齊，使晶體處于高度極化狀態(tài)下。這種極化狀態(tài)是在外電場(chǎng)為零時(shí)自發(fā)產(chǎn)生的，因而稱為自發(fā)極化。具有自發(fā)極化的晶體必然是個(gè)帶電體，在晶體內(nèi)外空間建立電場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度取決于自發(fā)極化強(qiáng)度。非極性晶體從彈性能的角度考慮是穩(wěn)定的，那么為什么其中會(huì)出現(xiàn)陰、陽(yáng)離子的位移從而出現(xiàn)自發(fā)極化呢?其原因可以簡(jiǎn)單地闡述如下。假設(shè)偶極子起源于...