Механика электромагнитных сплошных сред - Можен М.
ISBN 5-03002227-9
Скачать (прямая ссылка):
они придают требуемую емкость. Активные диэлектрики отличаются от обычных
диэлектриков (т. е. таких, которые применяются из-за их
электроизоляционного свойства) тем, что они играют активную роль в
генерации электрического тока. К активным диэлектрикам относятся
материалы, используемые в лазерах и мазерах, сегнетоэлектрики,
пьезоэлектрики, электрооптические и нелинейно оптические материалы,
электреты и др. Магнитные материалы. способны намагничиваться, и
некоторые из них остаются намагниченными и после исчезновения магнитного
поля. В противоположность этому немагнитные материалы не намагничиваются
в магнитном поле. Магнитные материалы обычно используются для
производства сердечников для индукторов и трансформаторов, устройств с
магнитной памятью, постоянных магнитов и т. д.
Структура твердых материалов
Вещества по своему агрегационному состоянию и способности деформироваться
и в большей или меньшей степени течь подразделяются на газы, жидкости и
твердые тела. В этой книге мы сосредоточим внимание на твердых
материалах, так как уже имеется достаточно много учебников и монографий,
посвященных механике жидкостей и газов, взаимодействующих с электрическим
и магнитным полем. По своей структуре твердые материалы могут быть
монокристаллическими, поликри-сталлическими, аморфными и аморфно-
кристаллическими.
Монокристаллы - это однородные анизотропные вещества, во всем объеме
которых атомы расположены регулярно, так что все вещество состоит из
одинаковых периодически повторяющихся кристаллических ячеек. Согласно
исследованиям свойств симметрии кристаллов, все кристаллы можно разделить
на 32 класса, объединенные в 7 кристаллических систем (рис. 1.1.1).
Кристаллические системы отличаются друг от друга формой единичной ячейки,
определяемой отношением длин ребер а : b : с и тремя углами а, р, у,
образуемыми кристаллическими плоскостями или гранями. Электрические и
магнитные свойства кристаллов из разных систем и классов существенно
отличаются, и это должно получить надлежащее разъяснение. Структурные
дефекты разного рода (точечные дефекты, дислокации) нарушают
упорядоченное расположение атомов и могут оказать значительное влияние на
механические, электрические и магнитные свойства кристаллов.
§ 1.1. Введение
21
Поликристаллические материалы состоят из большого числа маленьких
кристаллических зерен или кристаллитов, сросшихся вместе и случайно
ориентированных в разные стороны. К таким, материалам относятся металлы и
многие керамики. На масштабе нескольких зерен поликристаллические
материалы не-
Рис. 1.1.1. Кристаллические системы: I - триклинная (афЬфс, а=$Ф Ф у Ф
90°); II - моноклинная (афЬфс, а = у = 90°, &Ф90°); III - ромбическая
(афЬфс, а = Р = у = 90°); IV - тетрагональная (а - b ф с, а = Р = у -
90°); V - трехгранная (а - b = с, а = $= у ф 90°); VI - гексагональная (а
= b ф с, ос = |3 = 90°, у = 120°); VII - кубическая (а = = b = с, а=р = у
= 90°) [Тареев, 1974].
однородны, хотя в целом они обычно изотропны. Но если кристаллические
зерна ориентировать в одном направлении, например, механической
обработкой металла или поляризацией сегнетоэлектрической керамики, то
материал становится анизотропным. Такие вещества с искусственно созданной
анизотропией называются структурно-упорядоченными или текстури-рованными
материалами.
В аморфных материалах нет упорядоченного расположения атомов. Они
являются отвердевшими жидкостями. Пример таких материалов дают стекла и
твердые смолы. Аморфно-кристаллические материалы - это частично
кристаллизованные аморфные вещества. Такая структура присуща большинству
полимеров.
Химические связи
Вещества с разным типом химической связи сильно отличаются по своим
электрическим и другим свойствам. Химическая связь между атомами может
быть ионной, ковалентной
Ь
V
Ь у
Ш
b
W
Таблица 1.1. Примеры материалов с разными электрическими и магнитными
свойствами 4>
Металлы (проводники при нормальных условиях): кадмий (Cd), свинец (РЬ),
цинк (Zn), алюминий (А1), серебро (Ag), золото (Аи), медь (Си), никель
(Ni), кобальт (Со), железо (Fe), титан (Ti), ниобий (Nb), тантал (Та),
вольфрам (W), ртуть (Hg).
Сверхпроводники (ниже точки перехода): алюминий (А1), ртуть (Hg), тантал
(Та), свинец (РЬ), ниобий (Nb), интерметаллические соединения (Nb3Sm).
Неметаллические проводники: поликристаллический графит, пиролитический
углерод.
Полупроводники: германий (Ge), кремний (Si), карбид кремния (SiC), селей
(Se), сульфид кадмия (CdS), арсенид галлия (GaAs).
Диэлектрики (изоляторы): полимеры, кремнийорганические смолы, лаки
(смолистые, бумажные), эластомеры (натуральный каучук), бумага, текстиль,
асбест, стекло; керамика (фарфор, стеатит), параэлектрики (чистые окислы
разных металлов), слюда, галогены щелочных металлов (NaCl, КС1).
Активные диэлектрики:
Сегнетоэлектрики
ионные сегнетоэлектрики: титанат бария (ВаТЮз), ниобат калия
(KNb03);
дипольные сегнетоэлектрики - соль Рошеля (NaKC4H406-4H20), нитрит натрия
