П’єзоелектричний ефект і його використання в техніці

Якщо зразок з сегнетоелектріка стискати вздовж напрямку залишкової поляризації, то в цьому напрямку будуть зменшуватися розміри всього зразка та кожної елементарної комірки. При цьому відстань між центрами розподілу позитивного і негативного зарядів в комірці і залишкова поляризація зразка в цілому також зменшуються. В результаті буде зменшуватися і різниця потенціалів між гранями зразка, перпендикулярними напрямку дії сили. При розтягуванні, навпаки, залишкова поляризація і відповідна їй поверхнева щільність зарядів на гранях збільшуються, що веде до виникнення різниці потенціалів, протилежної за знаком.

Явище виникнення поляризаційних зарядів при деформації називають прямим п’єзоелектричним ефектом. Воно було відкрите братами Кюрі на кварці, що не є сегнетоелектриків.

Виявляється, що всі сегнетоелектрики є одночасно пьезоелектріков, але далеко не всі п’єзоелектрики володіють сегнетоелектричними властивостями.

Існує також зворотний п’єзоефект – поява деформації пьезоелектрика при приміщенні його в електричне поле. Це явище пояснюється подовженням або укорочуванням елементарних комірок під дією електростатичного поля і, як наслідок, – зміною розмірів зразка в результаті підсумкової макроскопічної деформації. Деформація в цьому випадку, як показали дослідження, прямо пропорційна доданої різниці потенціалів і залежить від п’єзомодуль.

Прямий і зворотний пьезоеффекти знайшли широке застосування в техніці для перетворення механічних коливань в електричні і навпаки. П’єзоелектричний елемент, наприклад, знаходиться в голівці сучасного електрофони для відтворення грамзапису.

Широке застосування знайшли п’єзоелектричні мікрофон і телефон, вимірювачі вібрацій, механічних напрузі і т. д. Кварцова пластинка, наприклад, є потужним випромінювачем ультразвукових хвиль, що використовується в техніці, біології, медицині.

П’єзоелектричні коливання застосовуються також для стабілізації частот генераторів електричних коливань в радіотехніці.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 5.00 out of 5)

П’єзоелектричний ефект і його використання в техніці