Гистерезис сегнетоэлектрический. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Гистерезис сегнетоэлектрический - неоднозначная петлеобразная зависимость поляризации

сегнетоэлектриков от внеш. электрич. поля E при его циклич. изменении. Сегнетоэлектрич. кристаллы обладают в определ. температурном интервале спонтанной (самопроизвольной, т. е. возникающей в отсутствие внеш. электрич. поля) электрич. поляризацией

Направление поляризации может быть изменено электрич. полем. При этом зависимость

в полярной фазе неоднозначна, значение

при данном

зависит от предыстории, т. е. от того, каким было электрич. поле в предшествующие моменты времени (рис. 1). Осн. параметры Г. с.- остаточная поляризация кристалла

при Е=0, значение поля Е_к, при котором происходит переполяризация (коэрцитивное поле), макс. поляризация

, соответствующая полю Е_макс. Для совершенных монокристаллов петля Г. с. имеет форму, близкую к прямоугольной, и

близко к

(рис. 1, а). В реальных кристаллах и сегнетоэлектрич. керамике петля имеет иную форму,

сильно отличается от

, процесс переполяризации затягивается на большой интервал значений E (рис. 1, б).

Рис. 1. Зависимость поляризации

от электрического поля E для сегнетоэлектрического кристалла в полярной фазе; а - идеальный кристалл, б - реальный сегнетоэлектрик.

Существование Г. с. следует из феноменологич. теории сегнетоэлектрич. явлений, в соответствии с к-рой в сегнетоэлектрич. кристалле возможно фиксированное число равновесных состояний с определ. направлением

. В идеальном кристалле в отсутствие электрич. поля состоянию равновесия соответствует однородная поляризация; реальный кристалл, как правило, разбивается на домены, в к-рых ориентация

соответствует указанным направлениям. В одноосных сегнетоэлектриках возможны лишь два противоположных направления

вдоль полярной оси. Равновесным значениям

отвечают два симметричных минимума на зависимости термодинамич. потенциала

от поляризации (сплошная кривая, рис. 2). При наложении поля К в равновесии реализуется состояние с поляризацией, отвечающей минимуму функции

; зависимость

становится несимметричной (пунктир на рис. 2), и миним. значению

соответствует то значение

, к-рое совпадает по направлению с Е. Переполяризация происходит, когда перепад значений функции

, соответствующих ее минимумам, становится достаточно заметным, а высота потенциального барьера, разделяющего состояния с противоположной ориентацией

,- достаточно малой. При циклич. изменении E переполяризация будет происходить с запаздыванием, обусловливая образование петли Г. с. В идеальном кристалле коэрцитивное поле должно соответствовать такому искажению потенциального рельефа (рис. 2), при к-ром один из минимумов практически исчезает и изменение направления

происходит скачком, одновременно по всему объёму кристалла. В реальных кристаллах процесс переполяризации протекает путём зарождения и разрастания в объёме кристалла областей с "благоприятным" по отношению к полю направлением поляризации.

Рис. 2. Зависимость термодинамического потенциала

сегнетоэлектрического кристалла от поляризации

при E=0 (жирная линия) и

(тонкие линии).

В сегнетоэлектриках с фазовым переходом первого рода при темп-pax, несколько превышающих температуру фазового перехода T₀, в перем. полях формируются двойные петли Г. с. (рис. 3). Петли такого рода связаны с поляризацией, индуцируемой полем E в нара-электрической (неполярной) фазе. При увеличении поля на участке OB (в параэлектрич. фазе вблизи Т_с)зависимость близка к линейной, как в обычных диэлектриках; при E=

в кристалле индуцируется спонтанная поляризация, к-рая исчезает при уменьшении поля в точке Е-

. Возможность формирования двойных петель Г. с. связана с особенностями зависимости

в параэлектрич. фазе вблизи Т_с (рис. 4). В параэлектрич. фазе, наряду с устойчивым состоянием

=0 при E=0, возможно появление при

боковых минимумов, соответствующих поляризованному состоянию. При увеличении поля и достижении значения E=

, достаточного для исчезновения минимума функции

при

=0, кристалл скачком изменяет свою поляризацию от

0 до

. При обратном ходе скачок в устойчивое состояние

О происходит при поле E=

, соответствующем исчезновению бокового минимума. При изменении знака E изменяется и знак индуцируемой полем поляризации; в перем. поле зависимость

имеет форму петли, состоящей из 2 лепестков (рис. 3).

Рис. 3. Двойные петли гистерезиса в сегнетоэлектриках.

Рис. 4. Зависимость Ф от поляризации в неполярной фазе вблизи Т_с при E =0, E=

, E =.

Для наблюдения петель Г. с. обычно используются разл. модификации схемы Сойера - Тауэра (рис. 5).

Кристаллич. конденсатор С_к, состоящий из пластины полярного среза сегнетоэлектрич. кристалла с нанесёнными на него металлич. электродами, включается в мостовую схему [C₀ - ёмкость (C₀

С_к), r₁ и r₂ - сопротивления]. Горизонтальное отклонение луча осциллографапропорционально электрич. напряжению, т. е. E. На вертик. пластины осциллографа подаётся напряжение

, где Q - заряд на каждой из последовательно соединённых ёмкостей С_к и C₀. T. к. Q=

(S-площадь электродов), то при циклическом изменении U на экране осциллографа наблюдается зависимость Q(U)или в определ. масштабе

Рис. 5. Схема для наблюдения петель гистерезиса.

Литература по сегнетоэлектрическому гистерезису

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.