الانقباض الكهربائي

في الكهرومغناطيسية ، يُعدّ الانقباض الكهربائي خاصيةً لجميع المواد غير الموصلة للكهرباء أو العازلة . يتسبب الانقباض الكهربائي في تغيير شكل هذه المواد عند تطبيق مجال كهربائي . ^{[ 1 ] : 662} وهي الخاصية المقابلة للانقباض المغناطيسي .

الانقباض الكهربائي خاصيةٌ لجميع المواد العازلة، ^{[ 2 ]} وينتج عن إزاحة الأيونات (وما يصاحبها من تغيرات في الإلكترونات) في الشبكة البلورية عند تعرضها لمجال كهربائي خارجي. ويرتبط سبب الانقباض الكهربائي بالتأثيرات غير التوافقية. ^{[ 2 ]} تُزاح الأيونات الموجبة في اتجاه المجال، بينما تُزاح الأيونات السالبة في الاتجاه المعاكس. تتراكم هذه الإزاحة في جميع أنحاء المادة، مما يؤدي إلى إجهاد (استطالة) إجمالي في اتجاه المجال. ويقل سمك المادة في الاتجاهات المتعامدة، ويُحدد ذلك بنسبة بواسون . جميع المواد العازلة المكونة من أكثر من نوع واحد من الذرات تكون أيونية إلى حد ما بسبب اختلاف السالبية الكهربية للذرات، وبالتالي تُظهر الانقباض الكهربائي.

يتناسب الإجهاد الناتج (نسبة التشوه إلى البعد الأصلي) طرديًا مع مربع الاستقطاب . ولا يؤدي عكس اتجاه المجال الكهربائي إلى عكس اتجاه التشوه. ^{[ 1 ] : 664 [ 2 ]}

بصورة أكثر رسمية، فإن معامل الانقباض الكهربائي هو موتر من الرتبة الرابعة (${\displaystyle Q_{ijkl}}$)، فيما يتعلق بموتر الإجهاد من الرتبة الثانية (${\displaystyle \varepsilon _{ij}}$) ومتجه كثافة الاستقطاب الكهربائي (أي موتر من الرتبة الأولى؛${\displaystyle P_{k}}$) ^{[ 2 ]}

${\displaystyle \varepsilon _{ij}=Q_{ijkl}P_{k}P_{l}.}$

يحقق موتر الانقباض الكهربائي ^{[ 1 ] : 666}

${\displaystyle Q_{ijkl}={\frac {1}{2}}{\frac {\partial ^{2}\varepsilon _{ij}}{\partial P_{k}\partial P_{l}}}.}$

لا يحدث التأثير الكهروإجهادي إلا في فئة معينة من المواد العازلة. ينطبق الانقباض الكهربائي على جميع تناظرات البلورات، بينما ينطبق التأثير الكهروإجهادي فقط على مجموعات النقاط الكهروإجهادية العشرين . الكهروإجهادية مكافئة للإزاحة الانقباضية الكهربائية للأيونات في المواد الفيروكهربائية. ^{[ 2 ]} الانقباض الكهربائي تأثير تربيعي ، على عكس الكهروإجهادية، التي هي تأثير خطي . ^{[ 1 ] : 665 [ 2 ]}

على الرغم من أن جميع المواد العازلة تُظهر بعض الانقباض الكهربائي، فإن بعض أنواع السيراميك المُصنّعة، والمعروفة باسم المواد الكهروإجهادية الاسترخائية ، تتميز بثوابت انقباض كهربائي عالية للغاية. ^{[ 2 ]} وأكثرها استخدامًا هي

• نيوبات المغنيسيوم الرصاصي (PMN)
• نيوبات المغنيسيوم الرصاصي - تيتانات الرصاص (PMN-PT)
• تيتانات زركونات الرصاص واللانثانوم (PLZT)

يمكن أن يُحدث الانقباض الكهربائي إجهادًا بنسبة 0.1% تقريبًا في بعض المواد. ^{[ 1 ] : 662} ويحدث هذا عند شدة مجال تبلغ مليوني فولت لكل متر (2 ميجا فولت/م) لمادة PMN-15. ^{[ 3 ]} يوجد الانقباض الكهربائي في جميع المواد، ولكنه عادةً ما يكون ضئيلاً. ^{[ 1 ] : 662}

• أجهزة عرض السونار للغواصات والسفن السطحية
• المحركات للإزاحات الصغيرة ^{[ 2 ]}
• ^{[ 2 ]} أجهزة الاستشعار، بشرط وجود مجال كهربائي متحيز أو إجهاد مسبق.

• الانفعال المغناطيسي
• المرونة الضوئية
• المغناطيسية الانضغاطية
• الكهربائية الضغطية
• مادة كهرضغطية مُرخية

• "الانقباض الكهربائي". موسوعة بريتانيكا.
• قاموس الفيزياء المصغر (1988) مطبعة جامعة أكسفورد
• "المواد الإلكترونية" للأستاذ الدكتور هيلموت فول