Piezoelektrický jev

23. srpen 2008 | 06.55 |

V roce 1880 bratři Pierre a Jacques Curieové u krystalu turmalínu poprvé pozorovali piezoelektrický jev. Zjistili, že při stlačení krystalu se na něm objeví povrchový elektrický náboj.

Jde o přímý piezoelektrický jev, který na videu pozorujeme při zapnutí první animace. Mechanické namáhání (tlak, tah, ohýbání, kroucení) krystalu vyvolává na plochách krystalu elektrické náboje. Piezoelektrické vlastnosti mají látky tvořící krystaly, které nemají střed souměrnosti (např. křemen, sfalerit, kyselina vinná, atd.). K průmyslové výrobě takového krystalu se používá materiál, v jehož krystalické mříži jsou jak kladné tak záporné ionty a destička se vybrousí ve vhodné orientaci tak, aby na jedné ploše byly soustředěny náboje kladné a na druhé záporné. Tím se z vnějšího pohledu stává výbrus zdrojem elektrostatického pole, jehož intenzita (a tedy i napětí) závisí na plošné povrchové hustotě nábojů a na vzdálenosti nábojů uvnitř materiálu. Přímý piezoelektrický jev se využívá např. u zapalovačů, zapalovačů plynu, v gramofonových přenoskách i v piezoelektrických mikrofonech.

O rok později objevili Curieové i opačný piezoelektrický jev, u něhož vnější pole elektrické pole vyvolávalo deformaci krystalu (na videu druhá ukázka). Tento jev je důležitější pro technické použití, zvláště pro užití piezoelektrických oscilátorů ve vysokofrekvenční technice. Pokud krystal vložíme do elektrického pole (přivedeme na jeho protější opačné náboje), krystal se ve směru jedné své osy zkracuje, resp. prodlužuje podle toho, jaký byl směr a smysl elektrického pole. Přivádíme-li ke stěnám krystalu střídavé napětí, mění se smysl elektrického pole periodicky v taktu frekvence. Krystal se začne periodicky zkracovat a prodlužovat ve směru osy, přičemž se deformace dějí rovněž v taktu frekvence střídavého napětí – krystal se rozkmitá.
Při zapojení krystalu na střídavé napětí lze tímto způsobem získat i zdroj zvuku nebo ultrazvuku (na videu 3. ukázka). Periodické změny tloušťky krystalu jsou totiž doprovázeny zvukem. Frekvenci zvuku (resp. změn tloušťky krystalu) lze ovlivnit materiálem krystalu a frekvencí připojeného střídavého napětí.
Je-li pole časově periodicky proměnné s kmitočtem, který odpovídá kmitočtu vlastních elastických kmitů krystalu, vzniká mechanická rezonance. Přímý i obrácený piezoelektrický jev se využívá například v lékařských sonografech.

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 3 (9x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Související články

žádné články nebyly nenalezeny

Komentáře

RE: Piezoelektrický jev piezoelectricity 15. 11. 2008 - 23:19
RE: Piezoelektrický jev robert 16. 05. 2012 - 17:49