2.2. Теорема Гаусса для диэлектриков. Условия на границе раздела двух изотропных диэлектриков.

Поток вектора смещения электростатического поля в диэлектрике сквозь произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности свободных электрических зарядов: , где - алгебраическая сумма заключенных внутри замкнутой поверхности S свободных электрических а рядов; — составляющая вектора по направлению нормали к площадке ; .

Условия на границе раздела двух изотропных диэлектрических сред (проницаемости которых и ) при отсутствии на границе свободных зарядов: , где - соответственно тангенциальные и нормальные составляющие векторов и .

2.3. Сегнетоэлектрики.

Сегнетоэлектрики — диэлектрики, обладающие в определенном интервале температур спонтанной (самопроизвольной) поляризованностью, т.е. поляризованностью в отсутствие внешнего электрического поля.

При отсутствии внешнего электрического поля сегнетоэлектрик представляет собой как бы мозаику из доменов — областей с различными направлениями поляризовинности. Так как в смежных доменах эти направления различны, то в целом дипольный момент диэлектрика равен нулю. При внесении сегнетоэлектрика во внешнее поле происходит переориентация дипольных моментов доменов по полю, а возникшее при этом суммарное электрическое поле доменов будет поддерживать их некоторую ориентацию и после прекращения действе внешнего поля. Поэтому сегиетоэлектрики имеют аномально большие значения ди­электрической проницаемости (для сегнетовой соли, например, 10⁴).

С егнетоэлектрические свойства сильно зависят от температуры. Для каждого сегнетоэлектрика имеется определенная температура, выше которой его необычные свойства исчезают и он становится обычным диэлектриком. Эта температура называют точкой Кюри. Как правило сегнетоэлектрики имеют только одну точку Кюри, исключение составляет лишь сегнетова соль (—18 и +24°С) и изоморфные с нею соединения. В сегнетоэлектриках вблизи точки Кюри наблюдается также резкое возрастание теплоемкости. Превращение сегнетоэлектриков в обычный диэлектрик, происходящее в точке Кюри, сопровождается фазовым переходом II рода.

Диэлектрическая проницаемость (а следовательно, и диэлектрическая восприимчивость ) сегнетоэлектриков зависит от напряженности поля в веществе, а для других диэлектриков эти величины являются характеристиками вещества.

Для сегнетоэлектриков формула характерна нелинейная зависимость между векторами поляризованности и напряженности . В сегнетоэлектриках наблюдается диэлектрический гистерезис («запаздывание»). Как видно из рисунка, с увеличением напряженности Е внешнего электрического поля поляризованность Р растет, достигая насыщения (кривая 1). Уменьшение Р с уменьшением Е происходит по кривой 2, и при Е=0 сегнетоэлектрик сохраняет остаточную поляризованность Р_о, т.е. сегнетоэлектрик остается поляризованным в отсутствие внешнего электрического поля. Чтобы уничтожить остаточную поляризованность, надо приложить электрическое поле обратного направления (—Е_с). Величина Е_с называется коэрцитивной силой (от coercitio — удерживание). Если далее Е изменять, то Р изменяется по кривой 3 гистерезиса.