Électrostriction : Description, Matériaux, Biréfringence induite, Références Wikipédia, l'encyclopédie libre

Électrostriction

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L'électrostriction est une propriété de tout matériau non-conducteur, ou diélectrique, qui consiste en une modification de sa forme sous l'effet d'un champ électrique appliqué^[1]. Elle est l'équivalent électrique de la magnétostriction.

Description

L'électrostriction est une propriété de tous les diélectriques due à la présence de domaines électriques répartis aléatoirement à l'intérieur du matériau. Lorsqu'un champ électrique est appliqué chaque domaine se polarise suivant l'axe du champ. Les côtés opposés des domaines se chargent de façon opposée et s'attirent mutuellement, provoquant une réduction de leur dimension dans la direction du champ électrique (et conjointement un allongement de leurs dimensions perpendiculaires au champ, dans les proportions du coefficient de Poisson). La déformation résultante est proportionnelle au carré du module du champ électrique : on dit qu'il s'agit d'un effet du second ordre.

Il faut distinguer l'électrostriction de l'effet piézoélectrique inverse. Le premier est un effet du second ordre, proportionnel au carré du champ électrique. Ainsi, des champs électriques opposés créent une déformation identique. À l'inverse, l'effet piézoélectrique est un effet linéaire ; la déformation est proportionnelle au champ électrique (effet du premier ordre). Des champs électriques opposés créent donc des déformations opposées.

De plus, si l'effet piézoélectrique inverse est toujours associé à l'effet piézoélectrique direct, il n'en existe pas d'équivalent pour l'électrostriction : une contrainte appliquée ne crée aucune variation de polarisation électrique.

Enfin, l'effet piézoélectrique n'affecte que certains matériaux de basse symétrie alors que l'effet électrostrictif est présent dans tous les matériaux diélectriques.

Mathématiquement, l'électrostriction est représentée par un tenseur d'ordre 4 noté en général $Q_{ijkl}$ . Il relie les composantes du tenseur des déformations (tenseur d'ordre 2) noté ici $x_{ij}$ et deux composantes du tenseur polarisation (tenseur d'ordre 1) noté en général $P_{k}$ . L'équation de l'électrostriction s'écrit alors :

$x_{ij}=Q_{ijkl}\times P_{k}\times P_{l}$

Matériaux

Bien que tous les matériaux diélectriques soient affectés par l'électrostriction, certaines céramiques spéciales ont des constantes d'électrostriction particulièrement élevées. Les plus courantes sont des ferroélectriques relaxeurs :

Pb(Mn_1/3Nb_2/3)O₃
Pb(Mn_1/3Nb_2/3)O₃-xPbTiO₃

Biréfringence induite

Le phénomène d'électrostriction est responsable de l'effet Kerr observable dans les fibres optiques fabriquées en silice^[2].

Références

↑ (en) « electrostriction », sur www.britannica.com (consulté le 14 janvier 2022)
↑ Dictionnaire de physique. Richard Taillet, Loïc Villain, Pascal Febvre. 2^e édition. De Boeck, 2009, page 189.

Notes

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Electrostriction » (voir la liste des auteurs).