Открыть главное меню

Пьезоэлектричество

Создание электрического напряжения пьезоэлектриком. Амплитуда колебаний диска сильно преувеличена для наглядности. Напряжение, измеряемое вольтметром, на самом деле будет производной от изменения геометрии пьезоэлектрика. Максимальная амплитуда напряжения, снимаемого с пьезоэлемента, будет примерно в половине периода сжатия пьезоэлемента. Если пьезоэлемент сжимается так, как нарисовано на рисунке, за 1 секунду, то максимум амплитуды напряжения будет примерно в момент времени 0.5-0.7 секунды. Когда элемент сжат, то производная от силы, сжимающей элемент, будет равна нулю, и напряжение на концах пьезоэлемента будет равно нулю. То есть, частота колебания стрелки должна быть в 2 раза больше, чем на рисунке. После сжатия, при растяжении, с пьезоэлемента будет сниматься обратное по полярности напряжение. Вольтметр должен зашкалить в минусовую сторону.

Пьезоэлектричество — эффект продуцирования веществом (кристаллом) электрической силы при изменении формы.

Описание и свойстваПравить

Пьезоэлектрики — кристаллы (пьезокристаллы), которые обладают (наделены) свойством при сжатии продуцировать электрический заряд (прямой пьезоэффект) или обратным свойством под действием электрического напряжения изменять форму: сжиматься/расширяться, скручиваться, сгибаться (обратный пьезоэффект).

Пьезоэлектричество открыто братьями Жаком и Пьером Кюри в 1880—1881 гг.[1]

Исполнительные устройства — конвертируют электрическую энергию в механическую.

Сенсоры (датчики, генераторы), наоборот, конвертируют механическую энергию в электрическую.

Существуют однослойные, двухслойные и многослойные пьезокристаллы.

Однослойные — под воздействием электричества изменяются в ширину, длину и толщину. Если их растянуть или сжать, они генерируют электричество.

Двухслойные — могут быть использованы как однослойные, могут сгибаться или удлиняться. «Сгибатели» создают наибольшую величину перемещения относительно других видов, а «расширители», будучи более упругими, развивают гораздо большее усилие при гораздо меньшем перемещении.

Многослойные — развивают наибольшую силу при минимальном перемещении (изменении формы).

ИсторияПравить

В 1950—1960-е года в СССР изучением пьезоэлектричества занимался Всесоюзный научно-исследовательский институт пьезооптического минерального сырья, который издавал ежегодные научные труды.

ЛитератураПравить

  • Леммлейн Г. Г. Руководство к изготовлению пьезокварцевых препаратов. Л.: Изд-во АН СССР. 1931. 55 с.
  • Леммлейн Г. Г., Цинобер Л. И. Некоторые особенности морфологии кристаллов искусственного кварца // Материалы по изучению искусственного кварца. М.: Госгеолтехиздат, 1962. С. 13-30. (Труды ВНИИ пьезооптического минерального сырья; Вып. 6.)

ПримечанияПравить

  1. Иоффе АФ. Пьер Кюри (рус.) // Успехи физических наук. — Российская академия наук, 1956. — Т. 58, № 4. — С. 572—579.