Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике

ПОИСК ПО САЙТУ:

 
  

 

Справочник электрика » Полезная информация

Пьезоэлектрический эффект

 

Пьезоэлектрический эффектВ 1880 году братья Жак и Пьер Кюри обнаружили, что при сжатии или растягивании некоторых естественных кристаллов, на гранях кристаллов возникали электрические заряды. Братья назвали это явление «пьезоэлектричеством» (греческое слова «пьезо» обозначает «давить»), а сами такие кристаллы они назвали пьезоэлектрическими кристаллами.

Как выяснилось, пьезоэлектрическим эффектом обладают кристаллы турмалина, кварца и другие естественные кристаллы, а также многие искусственно выращиваемые кристаллы. Такие кристаллы регулярно пополняют список уже известных пьезоэлектрических кристаллов.

При растягивании или сжатии в нужном направлении такого пьезоэлектрического кристалла, на некоторых из его граней возникают разноименные электрические заряды, обладающие небольшой разностью потенциалов.

Принцип действия пьезоэффекта

Если же поместить на эти грани соединенные между собой электроды, то в момент сжатия или растяжения кристалла, в образованной электродами цепи возникнет короткий электрический импульс. Это и будет проявлением пьезоэффекта. При постоянном же давлении, такого импульса не возникнет.

Присущие этим кристаллам свойства позволяют изготавливать точные и чувствительные приборы.

Пьезоэлемент

Пьезоэлектрический кристалл обладает высокой упругостью. Когда деформирующее усилие снимается, кристалл без инерции возвращаются к своему первоначальному объему и форме. Стоит снова приложить усилие или же изменить уже приложенное, и он сразу отзовется новым импульсом тока. Это лучший регистратор очень слабых механических колебаний, доходящих до него. Сила тока в цепи колеблющегося кристалла мала, и это было камнем преткновения в момент открытия пьезоэффекта братьями Кюри.

В современной же технике это не является препятствием, ведь ток можно усилить в миллионы раз. Теперь известны некоторые кристаллы, обладающие весьма значительным пьезоэффектом. А получаемый от них ток может передаваться по проводам на большие расстояния даже без предварительного усиления.

Пьезоэлектрические кристаллы нашли применение в ультразвуковой дефектоскопии, для обнаружения дефектов внутри металлических изделий. В электромеханических преобразователях для стабилизации радиочастоты, в фильтрах многоканальной телефонной связи, когда по одному проводу одновременно ведется несколько разговоров, в датчиках давления и усиления, в адаптерах, при ультразвуковой пайке - во многих технических сферах пьезоэлектрические кристаллы заняли свое незыблемое положение.

Пример использования пьезоэлемента

Важным свойством пьезоэлектрических кристаллов оказался и обратный пьезоэффект. Если на определенные грани кристалла приложить заряды противоположных знаков, то сами кристаллы будут при этом деформироваться. Если наложить на кристалл электрические колебания звуковой частоты, он начнет колебаться с этой же частотой, а в окружающей воздушной среде возбудятся звуковые волны. Так один и тот же кристалл может выступать как в роли микрофона, так и в роли динамика.

Еще одна особенность пьезоэлектрических кристаллов сделала их неотъемлемой частью современной радиотехники. Обладая собственной частотой механических колебаний, кристалл начинает колебаться особенно сильно в момент совпадения с ней частоты подводимого переменного напряжения.

Это проявление электромеханического резонанса, на основе которого созданы пьезоэлектрические стабилизаторы, благодаря которым поддерживается постоянство частоты в генераторах незатухающих колебаний.

Аналогичным образом они реагируют и на механические колебания, частота которых совпадает с частотой собственных колебаний пьезокристалла. Это позволяет создавать акустические приборы, выделяющие из всех доходящих до них звуков только те, которые нужны для тех или иных целей.

Чувствительные элементы для пьезоприборов

Для пьезоприборов не берут целых кристаллов. Кристаллы распиливают на пласты, строго ориентированные относительно их кристаллографических осей, из этих пластов затем изготавливают прямоугольные или круглые пластинки, которые потом шлифуют под определенный размер. Толщина пластинок тщательно выдерживается, поскольку от нее зависит резонансная частота колебаний. Одна или несколько пластинок, соединенных с металлическими слоями на двух широких поверхностях, называются пьезоэлементами.








Статьи близкие по теме:
  • Диэлектрики в электрическом поле
  • Период и частота переменного тока
  • Приборы и устройства индикации
  • Электрические датчики давления
  • Ультразвуковые датчики

  • Внимание! Перепечатка (полная или частичная) материалов сайта "Школа для электрика", включая распространение на бумажных носителях, без письменного разрешения администратора сайта запрещена.

    Школа для электрика | Основы электротехники | Электричество для чайников
    Электрические аппараты | Справочник электрика
     Электроснабжение | Электрические измерения | Электрические схемы
     Электромонтажные работы | Пусконаладочные работы | Эксплуатация электрооборудования

    Моя профессия электрик

    Школа для электрика - сайт для электриков, людей, имеющих электротехническое образование, стремящихся к знаниям и желающих совершенствоваться и развиваться в своей профессии.
    Электроэнергетика и электротехника, промышленное электрооборудование.

    Кабельные муфты IEK