初步探讨了压电体的扭转效应.应用弹性理论、压电理论分析了压电体内的扭转应力及由其所导致的非线性极化状态.由电动力学理论得知,极化将会在空间产生电场.根据电场的等效原理,极化梯度的存在,不仅在压电体表面上产生等效面束缚电荷,在压电体内部同时也会有等效体束缚电荷聚集.从麦克斯韦方程组及矢量分析出发,推导得到了束缚电荷激发的电场所满足的偏微分方程.通过引入静电场的标量位函数,将电场强度的矢量泊松方程转化为位势的椭圆型偏微分方程的诺依曼边值问题.采用有限元法求解得到了束缚电荷产生的电场强度在压电体内及边界上的分布,得到了迥异于线性极化的结果.根据导体在电场中的边界条件分析,有效地在压电体表面布置了检测电极.理论分析结论得到了实验结果的有力支持,并将为单压电体扭矩测量技术奠定基础.
压电效应 非线性极化/束缚电荷 扭转效应