La théorie de la piézoélectricité

March 8

La théorie de la piézoélectricité


Piézoélectricité est créé lorsque certains matériaux tels que les cristaux sont soumis à une contrainte mécanique, provoquant ainsi leur générer une tension. Piezoelectronics ont des rôles importants comme transducteurs dans plusieurs industries. Ils sont importants dans les tests, la mesure, la surveillance, le nettoyage et la détection.

Contexte

Frères Pierre et Jacques Curie ont découvert l'effet piézoélectrique dans les late1800s, quand ils étaient seulement dans leur 20s tôt. Ils ont constaté que certains cristaux comme le quartz, la topaze et le sucre de canne qui deviennent polarisés va créer une tension. Polarisation a pour effet que les ondes transversales, qui sont perpendiculaires, vont vibrer dans un plan. Des exemples sont polarisées verticalement et horizontalement les ondes polarisées.

Pierre est allé plus tard à épouser Marie Curie, et ils ont gagné conjointement le prix Nobel pour un travail de pionnier dans le rayonnement.

L'effet piézoélectrique

La théorie de la piézoélectricité


Une force mécanique telle que la torsion, compression ou d'étirement est appliqué sur le matériau, ce qui le fait vibrer. Les cristaux sont polarisés et produisent une force électromotrice ou d'une tension qui est proportionnelle à la quantité de force. Ils fonctionnent également dans le sens opposé; lorsqu'une tension (courant alternatif) alternatif est appliqué à eux, ils commencent à vibrer et se déforment mécaniquement, par exemple par rétrécissement ou d'étirement. Leurs vibrations se produisent à la fréquence de la tension appliquée. Par exemple, si la fréquence de la tension est de 30 Hz ou 30 cycles par seconde, ceci est également la fréquence à laquelle le cristal vibre.

Caractéristiques

L'effet piézoélectrique se produit dans certains cristaux. Ceux qui sont touchés comprennent le quartz, sels de Rochelle et de la tourmaline.

Les cristaux de quartz sont le type le plus abondant dans la nature. Ceci est la raison pour laquelle ils sont si peu coûteux et sont aussi le plus populaire. sels de Rochelle sont les plus fragiles, étant sujettes à la rupture facile. Ils sont aussi les plus sensibles à la tension alternative. Tourmaline est le contraire; elle est la moins sensible de la tension en courant alternatif à trois, mais il est aussi le plus fort.

Des céramiques qui sont également piézo-électriques sont du titanate de baryum, zirconate de plomb et titanate de plomb. L'effet a également été produite dans les cristaux et les céramiques synthétiques.

Les usages

L'effet piézo-électrique est utile dans les capteurs de pression. En optique, transducteurs piézoélectriques sont utilisés pour aider à créer de petits mouvements qui sont contrôlés.

Les cristaux de quartz se trouvent dans les montres, les filtres et la fréquence radio ou oscillateurs RF. sels de Rochelle, en raison de leur sensibilité, sont favorisés pour les applications audio tels que haut-parleurs, écouteurs et microphones. Les céramiques sont également utilisés dans des microphones et des transducteurs à ultrasons. Une utilisation supplémentaire de la céramique est en microscopes à effet tunnel. Pour les très hautes activités de fréquence de 100 mégahertz (MHz) ou plus, où la rupture de vibration est une menace, la tourmaline est favorisée.

Autres matériaux Piezolectric

L'effet piézo-électrique ne se limite pas à la forme de cristaux. Il se produit dans la matière biologique. Il a été trouvé dans le bois et la soie. A l'intérieur des corps, il se produit dans la peau, les tendons, les os, les aortes, les trachées et les intestins. Dentinaire, ce qui permet de former les dents et les défenses chez les mammifères et l'on retrouve chez certaines plantes, est également piézoélectrique. Les acides nucléiques ADN et ARN possèdent des propriétés piézo-électriques.