Dielektryki nieliniowe - ferroelektryki

Polaryzacja jest nieliniowa funkcja pola elektrycznego:

gdzie a [1,2,3] są stałymi

W dielektrykach nieliniowych:

Efekty nieliniowe związane są z występowaniem zjawiska polaryzacji spontanicznej

-polaryzacja liniowa

- polaryzacja spontaniczna

Ferroelektrykiem nazywamy ciało, w którym „środki ciężkości ”ładunków dodatnich i ujemnych nie pokrywają się nawet podczas nieobecności zewnętrznego pola elektrycznego, ciało posiada pewien elektryczny moment dipolowy i jest spolaryzowane spontanicznie

Cecha charakterystyczna ferroelektryków jest występowanie zjawiska histerezy.

Zjawisko histerezy związane jest z występowaniem struktury domenowej

Efektem polaryzacji spontanicznej jest oprócz nieliniowości duża wartość przenikalności elektrycznej ferroelektryków

przenikalność elektryczna przyrostowa

dla E -przenikalność elektryczna różniczkowa

Wszystkie ferroelektryki monokrystaliczne, odpowiednio spolaryzowane ceramiki są piezoelektrykami

Analogie pomiędzy ferromagnetykami i ferroelektrykami (?)

Iloczyn αC = T_c nosi nazwę ferromagnetycznej temperatury Curie. W temperaturze niższej od ferromagnetycznej temperatury Curie, tzn., gdy T < T_C, kryształ wykazuje własności ferromagnetyczne, a powyżej tej temperatury (T > T_C) staje się zwykłym paramagnetykiem. Wyznaczając z zależności tej podatność χ jako iloraz HM, przy jednoczesnym uwzględnieniu zależności αC = T_C, otrzymujemy wzór:

k tóry stanowi tzw. prawo Curie Weissa. Opisuje ono doświadczalnie obserwowane zmiany podatności magnetycznej w obszarze paramagnetycznym, tzn. powyżej punku Curie. Energia wymiany odpowiedzialna za spontaniczne namagnesowanie się ferromagnetyka nie ma swojego odpowiednika w fizyce klasycznej, chociaż jej natura ma charakter elektrostatyczny. Wyraża ona różnicę oddziaływania kulombowskiego układu, w którym elektrony mają ustawione spiny równolegle od ustawienia antyrównoległego. Zasada Pauliego zabrania zmianę kierunków dwóch spinów bez wprowadzenia zmiany przestrzennego rozkładu ładunku. Zmiana rozkładu przestrzennego ładunku powoduje zmianę energii kulombowskiej układu, zgodnie z tzw. modelem Heisenberga

Wzrost pola zewnętrznego H powoduje uporządkowanie dipoli a wiec zwiększa namagnesowanie M, wzrastająca temperatura przeciwdziała temu uporządkowani zmniejszając wartość M.