Электрострикция

Электростри́кция

(от Электро... и лат. strictio — стягивание, сжимание)

деформация диэлектриков в электрическом поле Е, пропорциональная квадрату напряжённости электрического поля Е² и не зависящая от изменения направления поля Е на обратное. Э. обусловлена поляризацией (См. Поляризация) диэлектриков (См. Диэлектрики) в электрическом поле и имеет место у всех диэлектриков — твёрдых, жидких и газообразных. Для твёрдых диэлектриков Э. очень мала и не имеет практического значения. Э. следует отличать от линейного по полю обратного пьезоэффекта, который на несколько порядков больше Э. и может наблюдаться только в кристаллических диэлектриках с определённой симметрией (см. Пьезоэлектричество). Иногда говорят о большой Э. у сегнетоэлектриков. В действительности, это обратный пьезоэффект, но из-за возможности изменения направления спонтанной поляризации доменов при изменении направления поля на противоположное деформация не зависит от направления поля.

В анизотропных кристаллах Э. можно описать зависимостью между 2 тензорами 2-го ранга — тензором квадрата напряжённости электрического поля и тензором деформации:

Здесь r_ij — компонента тензора деформации, Em, En — составляющие электрического поля. Коэффициент R_ij называется коэффициентом Э. Число независимых коэффициентов Э. зависит от симметрии кристаллов. Например, для триклинных кристаллов тензоры Э. имеют 36 независимых коэффициентов для изотропных диэлектриков — 2. Величина R_ij ~ 10^—14—10^—10. В поле Е ~ 300 в ․см r_ij ~ 10^—6.

В изотропных средах, и т. ч. в газах и в жидкостях, Э. наблюдается как изменение плотности под действием электрического поля и описывается формулой:

ΔV/V=AE² (2)

где ΔV/V — относительная объёмная деформация, А — постоянная Э., равная:

Здесь β — сжимаемость, ρ — плотность, ε — диэлектрическая проницаемость. Для органических жидкостей (ксилол, толуол, нитробензол) А ~ 10^—12.

Под действием переменного электрического поля частоты ω диэлектрик в результате Э. колеблется с частотой 2ω, что характерно для квадратичных эффектов. Поэтому Э. может использоваться для преобразования электрических колебаний в звуковые.

Лит.: Желудев И. С., Фотченков А. Л., Электрострикция линейных диэлектриков, «Кристаллография», 1958, т. 3, в. 3; Иона Ф., Ширане Д., Сегнетоэлектрические кристаллы, пер. с англ., М., 1965; Желудев И. С., Основы сегнетоэлектричества, М., 1973

И С. Желудев