пиезоелектричен ефект

Пиезоелектричен ефект (съкращение пиезоелектрически ефект) се наблюдава в анизотропни диелектрици, за предпочитане в кристалите на някои вещества, като определено, достатъчно ниска симетрия. Пиезоелектрически кристали може да няма имат център на симетрия, и като така наречената полярен посока (посока ос). Пиезоелектричен могат също да притежават някои поликристални диелектрици с подредена структура (структура), като например керамични материали и полимери. Диелектрици имат пиезоелектричен ефект, наречени пиезоелектричен.

Външни механични сили, действащи в определени посоки на пиезоелектричен кристал, то причинява не само на механични натоварвания и напрежения (както в твърд), но също така електрически поляризация, и следователно, появата на неговите повърхности, свързани електрически заряди на противоположни знаци. Когато посоката на механичните сили в обратна посока са противоположни поляризация заплаща знаци. Това явление се нарича директен пиезоелектричен ефект. Пиезоелектричен ефект е обратим. Когато са изложени на пиезоелектричния кристал например съответния електрически посока поле там възникне механично напрежение и напрежение. Когато посоката на електрическото поле се възстановява съответно променя в обратна посока на стреса и напрежението. Това явление се нарича обратна пиезоелектрически ефект.

Фигура 1 - Схематично представяне на директен (а, Ь) и обратно (в, г) пиезоелектрически ефект.

Стрелките F и Е изобразяват външни влияния - механична якост и електрическа сила на полето. Пунктираните линии показват контурите на пиезоелектричен на външно въздействие, плътни линии - контурите на пиезоелектричните щамове (за яснота многократно увеличени); P - поляризация вектор.

Някои източници на обратен пиезоелектричен електрострикционната неподходящо използване на термина се отнася до подобен, но друго физическо явление, характерни за всички диелектрици, деформация на електрическо поле. Електрострикционната - дори ефект, което означава, че деформацията не зависи от посоката на електрическо поле, и неговата стойност е пропорционална на квадрата на електрическото поле. Редът на щамове в електрострикционната е много по-малко, отколкото с пиезоелектричен ефект (около два порядъка). Електрострикционната винаги възниква във връзка с пиезоелектричен ефект, но поради незначителни не се взема предвид. Електрострикционната - ефектът е необратим.

Напред и назад пиезоелектричен линейна и е описано от линейна зависимост свързващ електрически поляризация P с механичен стрес т: P = DT. Тази връзка се нарича уравнение на пряк пиезоелектрически ефект. Коефициентът на пропорционалност се нарича пиезоелектричен модул D (piezomodulus) и е мярка за пиезоелектрически ефект. Обратните пиезоелектричен описан от зависимостта: R = DE където R - щам; E - електрическо поле. Piezomodulus г за прав и обратен ефект има същото значение.

Тези изрази са в елементарна форма само за разбирането на качествените аспекти на пиезоелектрически явления. В действителност, пиезоелектрични кристали явления са по-сложни, поради анизотропия на еластичните и електрическите свойства. Пиезоелектричен ефект не зависи само от големината на механични или електрически действието, но също и тяхното естество и посоката на силите по отношение на кристала оси kristalloficheskih. Пиезо-ефект може да се появи като резултат от нормални и тангенциални напрежения. Има области, за които пиезоелектричен ефект е нула. Пиезоелектричен описва няколко пиезоелектрични коефициенти, броят на които зависи от кристална симетрия. Посоката на поляризация може да съвпада с посоката на стрес или да направите ъгъл с него. Когато съвпадението на посоките на поляризация и пиезоелектричен щам, наречен надлъжна, и когато те са перпендикулярни на всяко място - кръст. За тангенциални напрежения, които се посока перпендикулярна на равнината, в която работното напрежение.

Фигура 2 - схематично изображение за обяснение надлъжен (а) и напречна (б) пиезоелектрически ефект

Пиезоелектричен деформация, произтичащи от пиезоелектричен ефект, много малки в абсолютно изражение. Например, кварцова плоча с дебелина 1 mm под действието на напрежение 100 промени в неговата дебелина само 2,3h10 -7 mm. Най-незначителни количества пиезоелектричен щам поради тяхната голяма твърдост.