电介质物理基础--孙目珍版-最完整的课后习

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晶体内部在退极化电场的作用下,就会分裂出一系列自发极化方向不同的小区域,使其各自所建立的退极化电场互相补偿,直到整个晶体对内、对外均不呈现电场为止。这些由自发极化方向相同的晶胞所组成的小区域便称为电畴。 2.若有一圆片状的铁电晶体,两电极面与电流表相联,能用什么方法判断这一晶体是热释电晶体?

自发极化的强度是与温度密切相关的,当晶体受热或冷却时,正、负电荷重心会发生位移,极化强度随温度而发生变化,晶体表面出现的束缚电荷可用一闭合回路来确定。

3.铁电晶体的自发应变(电致伸缩)是指什么?对于180°畴,其自发应变与什么有关?与极化强度的关系如何?

在铁电体中,随着自发极化的建立,晶体将在自发极化方向伸长,在垂直于自发极化方向伸缩,是一种应变。这种应变也是在外电场、外力不存在时发生的,被称为自发应变-电致伸缩。

对于180°畴,其自发应变与自发极化强度的平方成正比。

4.如何判断晶体是具有自发极化的铁电晶体?具有自发极化的铁电晶体的显著特征有哪些?

5.在居里点温度附近,铁电陶瓷的介电系数与温度关系服从Juli?Weiss定律。请写出Juli?Weiss定律的数学表达式,并说明如何用实验的方法确定有关常数。

Juli?Weiss定律的数学表达式?r?C T?T0 25

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6.具有自发极化的铁电晶体,其极化强度P与电场强度E之间呈非线性关系,构成电滞回线,请画出电滞回线的测试图,并标出实验样品与串联电容的位置;画出电滞回线图;标出矫顽场强、剩余极化强度、饱和极化强度的位置。 P196的图4-4

7.铁电晶体和反铁电晶体的最大的区别在什么地方?如何解释反铁电晶体中出现的双电滞回线。

铁电晶体:极性长程有序的晶体,即存在自发极化且随电场变化而变化的晶体 反铁电晶体:反极性长程有序的晶体,宏观上不存在自发极化的反极性晶体 于某种情况下,反铁电体可因电场、温度、应力形式的而自发地产生从反铁电相到铁电相的改变。例如,在少量掺杂的试样中已显示出PbZrO3中有两种自由能几乎相等的相存在。其一是菱形晶系铁电相和四角晶系反铁电相。由于有接近稳定的铁电相存在,使得PbZrO3能在居里点附近的温度范围内,由电场强迫激发一个电滞回线。

8.试画出四种介质在交流电场作用下P~E回线示意图:线性无损耗介质、线性有损耗介质、非线性无损耗介质、非线性有损耗介质。

9.在BaTiO3晶体中,假定Ti4?离子在非简谐势阱??aX2?bX4中作非谐振动,式中a、b为常数。且假定晶体的内电场E1与极化强度P有如下关系:

E1?rP?rNqX。式中r为比例系数,N为单位体积中Ti4?离子数,q为Ti4?离子

所带电荷,X为Ti4?离子平衡位置的距离,试推导BaTiO3晶体发生自发极化的条件。

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10.何为铁电晶体的一级相变、二级相变?分别举例说明居里点和相变点晶格系数、自发极化强度、介电系数随温度的变化关系。

11.假定钛酸钡的晶格参数为0.4nm,内电场系数??1,且发生了自发极化,自3发极化是由Ti4?的位移引起的,计算Ti4?离子的极化率。

12.按热力学相变理论,铁电体在不考虑应力作用下时,自由能可写成:

111F?F0??P2??P4??P6?...

246式中,?、?、?是温度弱变函数,P为极化强度,在一级相变??0,??0,??0的情况下,求:(1)T?TC平衡时,PS?? (2)系数?、?、?之间的关系式

(3)设??A?TC?T0?,求TC与?、?、?的关系式

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