Piezoelektromos hatás
Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2019. október 11-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 6 szerkesztést igényelnek .Piezoelektromos hatás (a görög πιέζω ( piézō ) szóból - megnyomom, összenyomom) - a dielektromos polarizáció előfordulásának hatása mechanikai feszültségek hatására ( közvetlen piezoelektromos hatás ). Létezik egy inverz piezoelektromos hatás is - mechanikai deformációk előfordulása elektromos tér hatására .
A közvetlen piezoelektromos hatásnál a piezoelektromos minta deformációja elektromos feszültség megjelenéséhez vezet a deformálható szilárd test felületei között, az inverz piezoelektromos hatás mellett a testre ható feszültség okozza annak deformálódását.
Történelem
A közvetlen hatást Jacques és Pierre Curie testvérek fedezték fel 1880- ban [1] . A fordított hatást Lippmann 1881 -ben jósolta termodinamikai megfontolások alapján. Ugyanebben az évben a Curie fivérek kísérletileg felfedezték.
A jelenség fizikája
A piezoelektromos anyagoknak mindig van egyidejűleg közvetlen és inverz piezoelektromos hatása is. Nem szükséges, hogy az anyag egykristályos legyen, a hatás a kristályosodás során erős elektromos térrel előpolarizált polikristályos anyagoknál is megfigyelhető, vagy a ferroelektromos (pl. kerámia) hűtéskor a Curie hőmérsékleti ponton bekövetkező fázisátalakulás során. ólom-cirkonát-titanát alapú piezoelektromos anyagok ) szuperponált külső elektromos térben.
A piezoelektromos elemre külső mechanikai erő által átadott teljes energia egyenlő a rugalmas alakváltozási energia és a piezoelektromos elem kapacitásának töltési energiájának összegével. A piezoelektromos hatás reverzibilitása miatt piezoelektromos reakció megy végbe: a közvetlen piezoelektromos hatás miatt keletkezett elektromos feszültség (az inverz piezoelektromos hatás hatására) mechanikai feszültségeket, deformációkat hoz létre, amelyek ellensúlyozzák a külső erőket. Ez a piezoelektromos elem merevségének növekedésében nyilvánul meg. Ha a piezoelektromos hatás miatt fellépő elektromos feszültséget kiküszöböljük például a piezoelem elektródáinak rövidre zárásával, akkor a fordított piezoelektromos hatás nem figyelhető meg és a piezoelektromos elem merevsége csökken [2] .
A piezoelektromos hatás vizsgálatai kimutatták, hogy ez az anyagszerkezet elemi cellájának tulajdonságával magyarázható. Mivel az egységcella az anyag legkisebb szimmetrikus egysége, többszöri megismétlésével mikroszkopikus kristályt kaphatunk. A piezoelektromos hatás megjelenésének szükséges előfeltétele, hogy az egységcellában ne legyen szimmetriaközéppont [3] .
A vezetőknek nincs piezoelektromos együtthatója, mert mechanikai feszültség (előre) és elektromos (hátramenet esetén) alkalmazásakor a töltést a vezető közeg kompenzálja.
Nem tévesztendő össze más jelenséggel
- A piezoelektromos hatást nem szabad összetéveszteni az elektrostrikcióval . Az elektrostrikcióval ellentétben a közvetlen piezoelektromos hatás csak szimmetriaközéppont nélküli kristályokban figyelhető meg . Bár a köbös rendszer 432 osztályában nincs szimmetriaközéppont , a piezoelektromosság sem lehetetlen benne. Ezért a piezoelektromos hatás a pontcsoportok 20 osztályának csak egyikébe tartozó dielektromos kristályoknál figyelhető meg .
- A piezoelektromos hatást nem szabad összetéveszteni a piezorezisztív hatással..
A piezoelektromos hatás alkalmazása a technikában
A közvetlen piezoelektromos hatást használják:
- piezoelektromos áramfejlesztőkben különféle célokra:
- piezo öngyújtókban , hogy egy ujj mozgásával nagy feszültséget kapjanak a szikraközön;
- érintkező piezoelektromos biztosítékban (például RPG-7 körökhöz );
- érzékelőkben :
_
- erőérzékeny elemként (minél nagyobb az erő, annál nagyobb a feszültség az érintkezőkön), például erőmérő érzékelőkben, folyadékok és gázok nyomásérzékelőiben;
- érzékeny elemként mikrofonokban , hidrofonokban , elektrofonok hangszedőfejeiben , szonárok vevőelemeiben ;
A fordított piezoelektromos hatást használják:
- akusztikus sugárzókban:
- piezokerámia hangkibocsátókban ( nagy frekvenciákon hatékonyak és kis méretűek; ilyenek például zenei kártyákba vannak beépítve, különféle háztartási eszközökben használt különféle hangjelzők - az óráktól a konyhai berendezésekig );
- légnedvesítők ultrahangos sugárzóiban , ultrahangos hidrogénezésben (különösen ultrahangos mosógépekben és ipari ultrahangos fürdőkben);
- szonársugárzókban ( szonárok );
- mechanikus mozgásrendszerekben (aktivátorok):
- ultraprecíz pozícionáló rendszerekben, például tűpozícionáló rendszerben pásztázó alagútmikroszkópban vagy merevlemezfej mozgatására szolgáló pozicionálóban [4] ;
- adaptív optikában , deformálható tükör fényvisszaverő felületének hajlítására.
- piezoelektromos motorokban ;
- tintasugaras nyomtatók tintaellátásához .
Közvetlen és fordított hatások egyidejűleg használatosak:
- frekvenciaszabványként használt kvarc rezonátorokban ;
- piezotranszformátorokban a nagyfrekvenciás feszültség megváltoztatására.
- felületi akusztikus hullámok hatásán alapuló eszközökben :
- elektronikus berendezések ultrahangos késleltetési vonalaiban ;
- felületi akusztikus hullámok érzékelőiben .
A kőzetek piezoelektromos tulajdonságai
A kőzetek egyes ásványai piezoelektromos tulajdonsággal rendelkeznek, mivel ezeknek az ásványoknak az elektromos tengelyei nem véletlenszerűen helyezkednek el, hanem főként egy irányba vannak orientálva, ezért az azonos nevű elektromos tengelyek végei („plusz” vagy „mínusz” ”) csoportosítva vannak. Ezt a tudományos felfedezést a Föld Fizikai Intézetében M. P. Volarovics és E. I. Parkhomenko szovjet tudósok tették, és bekerültek a Szovjetunió Állami Felfedezési Nyilvántartásába a szám alatt és a kristálytartó erek, amelyekhez arany is társul. volfrám , ón , fluorit és egyéb ásványok [5] .
Lásd még
Linkek
- ↑ Ioff AF. Pierre Curie // Haladás a fizikai tudományokban . - Orosz Tudományos Akadémia , 1956. - T. 58 , 4. sz . - S. 572-579 .
- ↑ D . DE . Negrov, E. N . Eremin A. DE . Novikov L. DE . Shestel. ULTRAHANGOS VIBRÁCIÓS RENDSZEREK POLIMER KOMPOZIT ANYAGOK SZINTÉZISÉHEZ Monográfia // Omszki Kiadó, OmSTU. - 2012. Archiválva : 2017. május 17.
- ↑ Piezoelektromos hatás, piezoelektromos anyagok és tulajdonságaik. . Mérnöki megoldások. Letöltve: 2014. február 24. Az eredetiből archiválva : 2014. február 27..
- ↑ Piezoelektromos mikroaktor fejlesztése HDD- fejhez . Letöltve: 2012. február 12. Az eredetiből archiválva : 2012. június 2.
- ↑ Tudományos felfedezés "A kőzetek piezoelektromos tulajdonságai" . Letöltve: 2012. február 12. Az eredetiből archiválva : 2012. február 4..
 Szótárak és enciklopédiák | |
|---|---|
| Bibliográfiai katalógusokban |