І. Электрстатик а
жүктеу/скачать 1,99 Mb.
|
І. Электрстатик а
- Бұл бет үшін навигация:
- 2.6. Зарядталған өткізгіштің және зарядталған конденсатордың энергиясы
| 2.5. Пьезоэлектриктер
Электр өрісінің әсерінен диэлектриктер поляризацияланатынын білеміз. Бірқатар кристалдар (симметрия центрі болмайтын, соның ішінде барлық сегнетоэлектриктер) механикалық деформация әсерінен де поляризацияланады. Бұл құбылыс пьезоэлектрлік эффект, ал бұған сәйкес келетін зат пьезоэлектрик деп аталады. Бұл құбылысты ең алғаш рет 1880 ж. зерттеген француз ғалымдары ағайынды Ж. және П. Кюрилер болды. Пьезоэлектриктерге турмалин, кварц, сегнет тұзы, барий метатитанаты және басқалар жатады. Пьезоэлектрлік эффектінің мынадай түсініктемесі бар: кез-келген кристалл торын бір – біріне кигізілген анағұрлым қарапайым бірнеше түрлі атомдардан немесе атомдар тобынан құралған деп қарастыруға болады. Деформация кезінде тордың оң иондары бір жаққа, ал теріс иондары қарама – қарсы жаққа жылжитындықтан, симметрия бұзылып, бұл ығысу кристаллдағы электрлік моментті туғызуы мүмкін. Жоғарыда баяндалған түзу эффектімен қатар кері пьезоэлектрлік эффек те болады. Пьезоэлектриктерді сыртқы электр өрісінің әсеріне ұшыратқан кезде әлгі пьезоэлектриктер деформацияланады, яғни созылады немесе қысылады. Кері пьезоэлектрлік эффектіні электрострикциядан ажырата білу керек. Соңғысы барлық диэлектриктерде – қатты, сұйық және газ тәрізділер де бар. Ал пьезоэлектрлік эффект кейбір кристалдарда ғана пайда болады. Одан соң электрострикция кезінде деформация өріске квадратты тәуелді болады және өріс бағыты өзгергенде таңбасын өзгертпейді. Пьезоэлектрлік эффект өріске сызықты тәуелді болады және өрістің бағыты өзгергенде таңбасын өзгертеді. Тура және кері пьезоэлектрлік эффектілер техникада кеңінен қолданылуда. Алғашқы, яғни тура эффект тез өзгеретін қысымды өлшеу үшін (пьезоэлектрлік манометр), ал екінші ультрадыбыстық генератор пайдаланады. Пьезскварц жоғары жиілікті тербелістерді тұрақтандыру үшін де қолданылады. 2.6. Зарядталған өткізгіштің және зарядталған конденсатордың энергиясы Қандайда бір өткізгіштегі зарядты, нүктелік зарядтар жүйесі ретінде қарастыруға болады. Мұндай жүйе барлық зарядты шексізіктен әкеп өткізгіштің бетіне орналастыру үшін істелінетін жұмысқа тең энергияға ие болады. Шексіздіктен зарядтың бірінші үлесін өткізгіштің бетіне көшіргенде ешқандай жұмыс атқарылмайды, өйткені, өткізгіштің бастапқыда потенциалы нөлге тең болады. Өкізгішке зарядты берудің нәтижесінде оның потенциалы нөлден өзгеше болады да зарядтың екінші үлесін көшіруге байланысты қандай да бір жұмыс істеуге тура келеді. Өткізгіште заряд санының артуына қарай оның потенциалы артады, ендеше, әрбір келесі заряд үлесі орын ауыстырғанда, шамасы жағынан 0- ден үлкен жұмыс атқарылуы тиіс: (2.22) Мұндағы - әуелден заряды бар өткізгіштің потенциалы. С -өткізгіштің сыйымдылығы. (2.22) жұмыс өткізгіштің энергиясын арттыруға келеді. Сондықтан, дифференциалға көшіп, мынаны аламыз: , бұдан энергияға арналған өрнекті аламыз: Зарядталмаған өткізгіштің энергиясын нөлге тең деп есептеу табиғи нәрсе. Сонда нөлге айналады. Өткізгіштің потенциалы мен заряд және сыйымдылығы арасындағы қатысты ескере отырып ( ), мына өрнекті жазуға болады: (2.23) Конденсатор астарларындағы және зарядтардың пайда болу процесін былай қарастыруға болады; астарлардың біреуінен біртіндеп, өте аз заряд үлесі бөлініп, екінші астарына қарай көшіріледі. Келесі үлесті көшіру жұмысы шамасына тең, мұндағы - конденсатордағы кернеу. өрнегіне сәйкес - дың мәнін ауыстыра отырып және дифференциалға көше отырып, мынаны аламыз: Ақырында, соңғы өрнекті интегралдап, зарядталған конденсатордың энергиясына арналған формулаға келеміз: (2.24) жүктеу/скачать 1,99 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|