2022-2023學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：電路中壓強(qiáng)對(duì)電容率的影響

電路中壓強(qiáng)對(duì)電容率的影響

2電路中壓強(qiáng)對(duì)電容率的影響壓強(qiáng)對(duì)電容率以及電容峰值溫度的影響提供了關(guān)于鐵電相變機(jī)制的重要信息。首先看兩個(gè)例子。

3圖6.14示出了不同靜壓下KH2PO4的電容率雖溫度的變化曲線(xiàn)，該圖也顯示了相變溫度隨壓強(qiáng)增大而降低,直至鐵電相到絕對(duì)零度也不再出現(xiàn)。

4實(shí)驗(yàn)表明，等靜壓作用下鐵電體相變溫度的變化有三種情況。第一，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的位移型鐵電體，其相變溫度隨著靜壓增大而降低；第二，KDP類(lèi)的有序無(wú)序型鐵電體，相變溫度隨著靜壓增大而降低；第三，TGS等有序無(wú)序型鐵電體，相變溫度隨等靜壓增大而上升。

5位移型鐵電相變可歸因于布里淵區(qū)中心某光學(xué)橫摸的軟化。模的軟化決定于短程力與長(zhǎng)程庫(kù)侖力的平衡。在等靜壓作用下，離子間距離r減小，故短程力和庫(kù)侖力都將增大，但短程力較庫(kù)侖力增加得快得多，因此庫(kù)侖力與距離r的關(guān)系式正比于r-3，因而短程力與距離的關(guān)系是正比于r-n,n約為10-11。由式(4.7)可知，將增大，即在同樣溫度下靜壓使模硬化。由式(4.1)可看出，這使相變溫度降低。

6KDP類(lèi)晶體是有序無(wú)序型鐵電體，但自發(fā)極化的出現(xiàn)依賴(lài)于贗自旋運(yùn)動(dòng)與類(lèi)晶格模的耦合。相變溫度取決于贗自旋相互作用系數(shù)J0與隧穿作用(其大小由隧穿頻率表征)的競(jìng)爭(zhēng)，如下式所示其中：

7顯然，隧穿頻率與氫鍵中質(zhì)子兩個(gè)平衡位置間的距離有關(guān)。在等靜壓作用下，該距離變小，于是增大。所以對(duì)同樣的J0，相變只能發(fā)生于較低溫度.

8一級(jí)相變溫度隨等靜壓變化可用熱力學(xué)理論來(lái)說(shuō)明?？紤]一體積可變的電介質(zhì)系統(tǒng)，取溫度，電場(chǎng)和等靜壓h為獨(dú)立變量但電場(chǎng)恒定，于是特征函數(shù)的全微分為：這里S’和V分別為系統(tǒng)的熵和體積。

9這就是Clausius-Clapeyron方程。在溫度為T(mén)c時(shí)，兩相(令為a和b)的特征函數(shù)相等，即于是：

10若改用單位體積的熵S，則有得到：利用

11二者基本符合。對(duì)于鈦酸鋇，測(cè)出體積變化率后有此式算得實(shí)際測(cè)得的為

12TGS類(lèi)晶體是另一種有序無(wú)序型鐵電體，他們的特點(diǎn)是自發(fā)極化直接來(lái)源于偶極子的有序化。在這些系統(tǒng)中