efect piezoelectric

efect piezoelectric (efect piezoelectric abreviat) se observă în dielectrici anizotrope, de preferință în cristalele unor substanțe, având o anumită simetrie, suficient de scăzută. cristale piezoelectrice pot avea nu avea un centru de simetrie, și având o direcție așa-numitul polar (direcția axei). Piezoelectric poate poseda, de asemenea, unele dielectricilor policristaline cu o structură ordonată (textură), cum ar fi materiale ceramice și polimeri. Dielectrici având efectul piezoelectric, numit piezoelectrice.

forțe externe mecanice care acționează în direcții particulare în cristalul piezoelectric, determinându-l să nu numai la presiuni si tensiuni mecanice (la fel ca în orice solid), dar, de asemenea, polarizarea electrică, și sarcini electrice, prin urmare, apariția la suprafețele sale asociate de semne opuse. În cazul în care direcția forțelor mecanice în direcția opusă sunt opuse de polarizare încarcă semne. Acest fenomen se numește efect piezoelectric direct. efectul piezoelectric este reversibil. Atunci când sunt expuse la cristalul piezoelectric, de exemplu, direcția câmpului electric corespunzător apar în acestea stresului și solicitări mecanice. Atunci când direcția câmpului electric este inversat, respectiv schimbat în direcția opusă a stresului și tulpina. Acest fenomen se numește efect piezoelectric invers.

Figura 1 - Reprezentarea schematică a directe (a, b) și invers (c, d) efectele piezoelectrice.

Săgețile F și E descriu influențele externe - rezistența mecanică și intensitatea câmpului electric. Liniile punctate indică conturul piezoelectric la impact extern, linii solide - contururile tulpinilor piezoelectrice (pentru o claritate, de multe ori a crescut); P - vector de polarizare.

Unele surse pentru electrostriction piezoelectrice utilizarea necorespunzătoare inversă a termenului se referă la o structură similară, dar un alt fenomen natural, caracteristic tuturor dielectrici, deformarea unui câmp electric. Electrostriction - chiar efect, ceea ce înseamnă că deformarea nu depinde de direcția câmpului electric, iar valoarea sa este proporțională cu pătratul câmpului electric. Ordinea de tulpini din electrostriction este mult mai mică decât cu efectul piezoelectric (aproximativ două ordine de mărime). Electrostriction apare întotdeauna în efectul piezoelectric, dar din cauza micimea nu au fost luate în considerare. Electrostriction - efectul este ireversibil.

Înainte și înapoi piezoelectric liniar și descris de dependență liniară de conectare de polarizare P electric cu stresul mecanic t: P = dt. Această relație se numește ecuația efectului piezoelectric direct. Factorul de proporționalitate se numește piezoelectric modul d (piezomodulus) și este o măsură a efectului piezoelectric. Revers piezoelectric este descris de dependența: r = dE unde r - tulpina; E - câmp electric. Piezomodulus d pentru mersul înainte și efectele inverse are același înțeles.

Aceste expresii sunt în formă elementară doar pentru înțelegerea aspectelor calitative ale fenomenelor piezoelectrice. De fapt, fenomenele piezoelectrice în cristale sunt mai complexe datorită anizotropiei proprietăților elastice și electrice. un efect piezoelectric nu depinde numai de amploarea acțiunii mecanice sau electrice, dar, de asemenea, natura și direcția forțelor lor în raport cu axele cristalului kristalloficheskih. Piezo-efect poate să apară ca rezultat al ambelor tensiuni normale și tangențiale. Există zone pentru care efectul piezoelectric este zero. Piezoelectric descrie mai mulți coeficienți piezoelectrice, al căror număr depinde de simetria cristalului. Direcția de polarizare poate coincide cu direcția de stres sau de a face un unghi cu ea. Când coincidența direcțiile de polarizare și tulpina piezoelectric numit longitudinal, iar atunci când acestea sunt perpendiculare pe fiecare locație - cruce. Pentru tensiunile tangențiale luând direcție perpendiculară pe planul în care tensiunea de operare.

Figura 2 - o vedere schematică pentru explicarea unei (a) longitudinală și transversală (b) efectele piezoelectrice

deformare piezoelectric care rezultă din efectul piezoelectric, foarte mici în termeni absoluți. De exemplu, o placă de cuarț cu o grosime de 1 mm, sub acțiunea tensiunii de 100 modificări grosimii sale numai 2,3h10 -7 mm. Cantitățile nesemnificative ale tulpinii piezoelectric datorită rigidității lor foarte mare.