En electromagnetismo , la electrostricción es una propiedad de todos los materiales eléctricos no conductores o dieléctricos . [ cita requerida ] La electrostricción hace que estos materiales cambien su forma bajo la aplicación de un campo eléctrico . [1] : 662 Es la propiedad dual de la magnetostricción .
La electrostricción es una propiedad de todos los materiales dieléctricos, [2] y es causada por el desplazamiento de iones en la red cristalina al ser expuestos a un campo eléctrico externo. La causa de la electrostricción está vinculada a efectos anarmónicos. [2] Los iones positivos se desplazarán en la dirección del campo, mientras que los iones negativos se desplazarán en la dirección opuesta. Este desplazamiento se acumulará en todo el material y dará como resultado una deformación general (elongación) en la dirección del campo. El espesor se reducirá en las direcciones ortogonales caracterizadas por el coeficiente de Poisson . Todos los materiales aislantes que constan de más de un tipo de átomo serán iónicos en cierta medida debido a la diferencia de electronegatividad de los átomos y, por lo tanto, exhibirán electrostricción. [ cita requerida ]
La deformación resultante (relación entre la deformación y la dimensión original) es proporcional al cuadrado de la polarización . La inversión del campo eléctrico no invierte la dirección de la deformación. [1] : 664 [2]
Más formalmente, el coeficiente de electrostricción es un tensor de rango cuatro ( ), que relaciona el tensor de deformación de rango dos ( ) y el vector de densidad de polarización eléctrica (es decir, el tensor de rango uno; ) [2]
El tensor electroestrictivo satisface [1] : 666
El efecto piezoeléctrico relacionado ocurre solo en una clase particular de dieléctricos. La electrostricción se aplica a todas las simetrías de los cristales, mientras que el efecto piezoeléctrico solo se aplica a los 20 grupos de puntos piezoeléctricos . La piezoelectricidad es un resultado de la electrostricción en materiales ferroeléctricos. [2] La electrostricción es un efecto cuadrático , a diferencia de la piezoelectricidad, que es un efecto lineal . [1] : 665 [2]
Aunque todos los dieléctricos presentan cierta electrostricción, ciertas cerámicas de ingeniería, conocidas como ferroeléctricos relajantes , tienen constantes electroestrictivas extraordinariamente altas. [2] Los más utilizados son
La electrostricción puede producir una tensión del orden del 0,1 % para algunos materiales. [1] : 662 Esto ocurre con una intensidad de campo de 2 millones de voltios por metro (2 MV/m) para el material PMN-15. [3] La electrostricción existe en todos los materiales, pero generalmente es insignificante. [1] : 662
