Cet article explique ce qu'est l'effet piézoélectrique en physique. Vous découvrirez donc la signification de l'effet piézoélectrique, quels sont les matériaux piézoélectriques et quelles sont les applications de ce phénomène physique.
Qu'est-ce que l'effet piézoélectrique ?
L' effet piézoélectrique est un phénomène physique qui apparaît dans certains matériaux, appelés matériaux piézoélectriques. L'effet piézoélectrique consiste à générer une charge électrique en appliquant une tension à un matériau.
Autrement dit, l'effet piézoélectrique est un phénomène qui se produit dans certains matériaux spécifiques lorsqu'ils sont soumis à des contraintes mécaniques, le matériau acquiert alors une polarisation électrique et une différence de potentiel électrique apparaît.
L'effet piézoélectrique a été découvert en 1880 par les frères Pierre Curie et Jacques Curie lorsqu'ils étudiaient la compression du quartz, qui est un matériau piézoélectrique.
Ainsi, la piézoélectricité est la propriété physique que possèdent les matériaux dans lesquels l'effet piézoélectrique se produit, c'est-à-dire les matériaux piézoélectriques.
En bref, les matériaux piézoélectriques peuvent convertir les contraintes mécaniques en électricité. Ainsi, la piézoélectricité est très utile car elle permet de convertir l’énergie mécanique en énergie électrique. Ci-dessous nous verrons en détail les applications des matériaux piézoélectriques.
Matériaux piézoélectriques
Les matériaux piézoélectriques sont les matériaux dans lesquels l'effet piézoélectrique se produit, c'est-à-dire que les matériaux piézoélectriques sont des matériaux capables de transformer une contrainte mécanique en charge électrique.
Les matériaux piézoélectriques peuvent être classés en deux types :
- Matériaux piézoélectriques naturels : ce sont des matériaux qui présentent naturellement la piézoélectricité et ne nécessitent donc aucune modification. Parmi eux, se distinguent le quartz, le sel de Rochelle et la tourmaline.
- Matériaux piézoélectriques ferroélectriques : sont ces matériaux qui doivent être soumis à un processus de polarisation pour acquérir des propriétés piézoélectriques. Par exemple, le nitrate de lithium, la berlinite ou le tantalate de lithium.
Il convient de noter que ces dernières années, le développement de nouveaux matériaux piézoélectriques plus sûrs pour l'environnement a été encouragé, car la piézoélectricité est une propriété physique très utile.
Applications de l'effet piézoélectrique
Une fois que nous aurons vu la définition de l’effet piézoélectrique et les matériaux piézoélectriques les plus courants, nous aborderons dans cette section l’utilisation de ce phénomène physique.
- Les briquets électriques sont une application quotidienne de l’effet piézoélectrique. Ces appareils disposent d'un mécanisme doté d'un cristal piézoélectrique qui transforme un coup violent en étincelle.
- De même, de nombreux capteurs électroniques sont basés sur l'effet piézoélectrique. Ainsi, le capteur convertit une vibration en une impulsion électrique qui permet d'activer d'autres appareils électriques.
- L'effet piézoélectrique a de nombreuses applications dans le domaine de l'ingénierie. Par exemple, dans la fabrication de matériaux par moulage par injection, l'effet piézoélectrique est utilisé, ainsi que dans les secteurs aéronautique et astronautique.
- Le fonctionnement des moteurs piézoélectriques est également basé sur l'effet piézoélectrique, bien que dans ce cas ils utilisent l'effet piézoélectrique inverse (expliqué ci-dessous). Ces types de moteurs reçoivent une impulsion électrique et la transforment en mouvement grâce à la piézoélectricité.
- L'effet piézoélectrique est également utilisé en médecine. Plus précisément, le fonctionnement de nombreux appareils utilisés pour diagnostiquer des problèmes de santé repose sur ce phénomène physique, comme l'instrument utilisé pour effectuer des échographies.
- Les microphones, haut-parleurs et écouteurs sont des appareils couramment utilisés qui fonctionnent grâce à l'effet piézoélectrique, car ils transforment les vibrations sonores en ondes électriques ou vice versa.
Effet piézoélectrique inversé
Enfin, nous verrons en quoi consiste l’effet piézoélectrique inverse, même si vous avez sûrement déjà deviné sa signification grâce à son nom. 😉
En physique, l' effet piézoélectrique inverse consiste à transformer une tension électrique en une contrainte mécanique. Autrement dit, l’effet piézoélectrique inverse est le phénomène physique opposé à l’effet piézoélectrique.
Par exemple, les écouteurs utilisent l’effet piézoélectrique inverse pour transformer un signal électrique en une déformation mécanique qui est ensuite convertie en son.
Cela signifie que l’effet piézoélectrique est réversible, de sorte que si une tension électrique n’est plus appliquée à un matériau piézoélectrique, celui-ci reprend sa forme originale.