Este artigo explica o que é o efeito piezoelétrico na física. Você descobrirá, portanto, o significado do efeito piezoelétrico, o que são os materiais piezoelétricos e quais as aplicações deste fenômeno físico.
Qual é o efeito piezoelétrico?
O efeito piezoelétrico é um fenômeno físico que aparece em certos materiais, chamados de materiais piezoelétricos. O efeito piezoelétrico envolve a geração de uma carga elétrica pela aplicação de uma voltagem a um material.
Ou seja, o efeito piezoelétrico é um fenômeno que ocorre em determinados materiais específicos quando são submetidos a esforços mecânicos, o material adquire então uma polarização elétrica e surge uma diferença de potencial elétrico.
O efeito piezoelétrico foi descoberto em 1880 pelos irmãos Pierre Curie e Jacques Curie quando estudavam a compressão do quartzo, que é um material piezoelétrico.
Assim, piezoeletricidade é a propriedade física possuída pelos materiais nos quais ocorre o efeito piezoelétrico, ou seja, materiais piezoelétricos.
Resumindo, os materiais piezoelétricos podem converter o estresse mecânico em eletricidade. Assim, a piezoeletricidade é muito útil porque converte energia mecânica em energia elétrica. A seguir veremos em detalhes as aplicações dos materiais piezoelétricos.
Materiais piezoelétricos
Os materiais piezoelétricos são os materiais nos quais ocorre o efeito piezoelétrico, ou seja, os materiais piezoelétricos são materiais capazes de transformar um estresse mecânico em uma carga elétrica.
Os materiais piezoelétricos podem ser classificados em dois tipos:
- Materiais piezoelétricos naturais : São materiais que apresentam piezoeletricidade naturalmente e, portanto, não requerem nenhuma modificação. Entre eles destacam-se o quartzo, o sal de Rochelle e a turmalina.
- Materiais piezoelétricos ferroelétricos : são aqueles materiais que devem ser submetidos a um processo de polarização para adquirir propriedades piezoelétricas. Por exemplo, nitrato de lítio, berlinita ou tantalato de lítio.
É importante notar que nos últimos anos tem sido promovido o desenvolvimento de novos materiais piezoelétricos mais ambientalmente seguros, porque a piezoeletricidade é uma propriedade física muito útil.
Aplicações do efeito piezoelétrico
Depois de vermos a definição do efeito piezoelétrico e os materiais piezoelétricos mais comuns, nesta seção discutiremos o uso deste fenômeno físico.
- Os isqueiros elétricos são uma aplicação diária do efeito piezoelétrico. Esses dispositivos possuem um mecanismo com cristal piezoelétrico que transforma um golpe violento em faísca.
- Da mesma forma, muitos sensores eletrônicos baseiam-se no efeito piezoelétrico. Assim, o sensor converte uma vibração em um impulso elétrico que pode ativar outros dispositivos elétricos.
- O efeito piezoelétrico tem muitas aplicações na área de engenharia. Por exemplo, na fabricação de materiais por moldagem por injeção, utiliza-se o efeito piezoelétrico, bem como nos setores aeronáutico e astronáutico.
- O funcionamento dos motores piezoelétricos também é baseado no efeito piezoelétrico, embora neste caso utilizem o efeito piezoelétrico inverso (explicado a seguir). Esses tipos de motores recebem um impulso elétrico e o transformam em movimento por meio da piezoeletricidade.
- O efeito piezoelétrico também é utilizado na medicina. Mais especificamente, o funcionamento de muitos dispositivos utilizados para diagnosticar problemas de saúde está relacionado com este fenómeno físico, como o instrumento utilizado para realizar ecografias.
- Microfones, alto-falantes e fones de ouvido são dispositivos comumente utilizados que funcionam através do efeito piezoelétrico, pois transformam vibrações sonoras em ondas elétricas ou vice-versa.
Efeito piezoelétrico reverso
Por fim, veremos em que consiste o efeito piezoelétrico inverso, embora você certamente já tenha adivinhado seu significado pelo nome. 😉
Na física, o efeito piezoelétrico inverso consiste em transformar uma tensão elétrica em tensão mecânica. Em outras palavras, o efeito piezoelétrico inverso é o fenômeno físico oposto ao efeito piezoelétrico.
Por exemplo, os fones de ouvido usam o efeito piezoelétrico reverso para transformar um sinal elétrico em uma deformação mecânica que é então convertida em som.
Isto significa que o efeito piezoelétrico é reversível, de modo que se uma tensão elétrica não for mais aplicada a um material piezoelétrico, ele retornará à sua forma original.