Piezoelektrizität ist eine Form von Elektrizität, die auftritt, wenn Materialien mit piezoelektrischen Eigenschaften äußeren mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Eine zentrale Größe im Zusammenhang mit Piezoelektrizität ist das elektrische Feld. In diesem Kapitel werden die grundlegenden physikalischen Eigenschaften des elektrischen Feldes sowohl im Vakuum als auch im Dielektrikum dargelegt. Die für die weiteren Betrachtungen notwendigen Gleichungen des elektrischen Feldes werden dabei schrittweise hergeleitet und zusammengetragen. Ein besonderes Augenmerk liegt hierbei auf einer anschaulichen Darstellung des Unterschieds zwischen makroskopischen (gemittelten) und mikroskopischen (lokalen) Feldgrößen. Hierzu werden anfangs jeweils die experimentellen Grundbefunde herangezogen, die zur Aufstellung der entsprechenden allgemeinen Gleichungen führen. Die Formulierung der Energiedichte des elektrostatischen Feldes auf Basis makroskopischer Feldgrößen in isotropen sowie in anisotropen Dielektrika, denen auch das Bleizirkonat-Bleititanat-System PZT zuzuordnen ist, runden das Kapitel ab.

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Energiedichte im elektrostatischen Feld

  • Rüdiger G. Ballas

摘要

Piezoelektrizität ist eine Form von Elektrizität, die auftritt, wenn Materialien mit piezoelektrischen Eigenschaften äußeren mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Eine zentrale Größe im Zusammenhang mit Piezoelektrizität ist das elektrische Feld. In diesem Kapitel werden die grundlegenden physikalischen Eigenschaften des elektrischen Feldes sowohl im Vakuum als auch im Dielektrikum dargelegt. Die für die weiteren Betrachtungen notwendigen Gleichungen des elektrischen Feldes werden dabei schrittweise hergeleitet und zusammengetragen. Ein besonderes Augenmerk liegt hierbei auf einer anschaulichen Darstellung des Unterschieds zwischen makroskopischen (gemittelten) und mikroskopischen (lokalen) Feldgrößen. Hierzu werden anfangs jeweils die experimentellen Grundbefunde herangezogen, die zur Aufstellung der entsprechenden allgemeinen Gleichungen führen. Die Formulierung der Energiedichte des elektrostatischen Feldes auf Basis makroskopischer Feldgrößen in isotropen sowie in anisotropen Dielektrika, denen auch das Bleizirkonat-Bleititanat-System PZT zuzuordnen ist, runden das Kapitel ab.