В электромагнетизме электрострикция — это свойство всех электрических непроводников или диэлектриков , которое заставляет их изменять свою форму под действием электрического поля . Это свойство, двойственное магнитострикции .
Электрострикция является свойством всех диэлектрических материалов и вызывается смещением ионов в кристаллической решетке под воздействием внешнего электрического поля. Положительные ионы будут смещаться в направлении поля, а отрицательные ионы - в противоположном направлении. Это смещение будет накапливаться в объеме материала и приводить к общей деформации (удлинению) в направлении поля. Толщина будет уменьшаться в ортогональных направлениях, характеризуемых коэффициентом Пуассона . Все изоляционные материалы, состоящие из более чем одного типа атомов, будут в некоторой степени ионными из-за разницы электроотрицательности атомов и, следовательно, проявляют электрострикцию.
Результирующая деформация (отношение деформации к исходному размеру) пропорциональна квадрату поляризации . Изменение направления электрического поля не меняет направление деформации.
Более формально, коэффициент электрострикции представляет собой тензор четвертого ранга ( ), связывающий тензор деформации второго ранга ( ) и вектор плотности электрической поляризации (т.е. тензор первого ранга; ).
Соответствующий пьезоэлектрический эффект возникает только в определенном классе диэлектриков. Электрострикция применима ко всем симметриям кристаллов, тогда как пьезоэлектрический эффект применим только к 20 группам пьезоэлектрических точек . Электрострикция представляет собой квадратичный эффект, в отличие от пьезоэлектричества, который является линейным эффектом.
Хотя все диэлектрики обладают некоторой электрострикцией, некоторые инженерные керамики, известные как релаксорные сегнетоэлектрики , имеют чрезвычайно высокие электрострикционные константы. Наиболее часто используются
Электрострикция может вызвать деформацию 0,1% при напряженности поля 2 миллиона вольт на метр (2 МВ/м) для материала под названием PMN-15 (веб-сайт TRS указан в ссылках ниже). Эффект оказывается квадратичным при низкой напряженности поля (до 0,3 МВ/м) и примерно линейным после этого, вплоть до максимальной напряженности поля 4 МВ / м . Поэтому устройства, изготовленные из таких материалов, обычно работают при напряжении смещения, чтобы вести себя почти линейно. Вероятно, это вызовет деформации, которые приведут к изменению электрического заряда, но это не подтверждено.
