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, что такое мысленный эксперимент, gedanken experiment?
Это несуществующая практика, потусторонний опыт, воображение того, чего нет на самом деле. Мысленные эксперименты подобны снам наяву. Они рождают чудовищ. В отличие от физического эксперимента, который является опытной проверкой гипотез, "мысленный эксперимент" фокуснически подменяет экспериментальную проверку желаемыми, не проверенными на практике выводами, манипулируя логикообразными построениями, реально нарушающими саму логику путем использования недоказанных посылок в качестве доказанных, то есть путем подмены. Таким образом, основной задачей заявителей "мысленных экспериментов" является обман слушателя или читателя путем замены настоящего физического эксперимента его "куклой" - фиктивными рассуждениями под честное слово без самой физической проверки.
Заполнение физики воображаемыми, "мысленными экспериментами" привело к возникновению абсурдной сюрреалистической, спутанно-запутанной картины мира. Настоящий исследователь должен отличать такие "фантики" от настоящих ценностей.

Релятивисты и позитивисты утверждают, что "мысленный эксперимент" весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.

Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: "Если факт не соответствует теории - измените факт" (В другом варианте " - Факт не соответствует теории? - Тем хуже для факта").

Максимально, на что может претендовать "мысленный эксперимент" - это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.

Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.

Понятие "мысленный эксперимент" придумано специально спекулянтами - релятивистами для шулерской подмены реальной проверки мысли на практике (эксперимента) своим "честным словом". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.