В этой статье объясняется, что такое пьезоэлектрический эффект в физике. Таким образом, вы узнаете значение пьезоэлектрического эффекта, что такое пьезоэлектрические материалы и каково применение этого физического явления.
Что такое пьезоэлектрический эффект?
Пьезоэлектрический эффект — это физическое явление, которое проявляется в некоторых материалах, называемых пьезоэлектриками. Пьезоэлектрический эффект предполагает создание электрического заряда путем приложения напряжения к материалу.
Другими словами, пьезоэлектрический эффект – это явление, возникающее в некоторых конкретных материалах, когда они подвергаются механическому воздействию, при этом материал приобретает электрическую поляризацию и появляется разность электрических потенциалов.
Пьезоэлектрический эффект был открыт в 1880 году братьями Пьером Кюри и Жаком Кюри, когда они изучали сжатие кварца, который является пьезоэлектрическим материалом.
Итак, пьезоэлектричество – это физическое свойство, которым обладают материалы, в которых возникает пьезоэлектрический эффект, то есть пьезоэлектрические материалы.
Короче говоря, пьезоэлектрические материалы могут преобразовывать механическое напряжение в электричество. Таким образом, пьезоэлектричество очень полезно, поскольку оно преобразует механическую энергию в электрическую. Ниже мы подробно рассмотрим применение пьезоэлектрических материалов.
Пьезоэлектрические материалы
Пьезоэлектрики – это материалы, в которых возникает пьезоэлектрический эффект, то есть пьезоэлектрики – это материалы, способные трансформировать механическое напряжение в электрический заряд.
Пьезоэлектрические материалы можно разделить на два типа:
- Природные пьезоэлектрические материалы : это материалы, которые естественным образом проявляют пьезоэлектричество и поэтому не требуют какой-либо модификации. Среди них выделяются кварц, сешельская соль и турмалин.
- Сегнетоэлектрические пьезоэлектрические материалы : это материалы, которые необходимо подвергнуть процессу поляризации для приобретения пьезоэлектрических свойств. Например, нитрат лития, берлинит или танталат лития.
Стоит отметить, что в последние годы активно развивается разработка новых, более экологически безопасных пьезоэлектрических материалов, поскольку пьезоэлектричество является очень полезным физическим свойством.
Применение пьезоэлектрического эффекта
После того, как мы увидели определение пьезоэлектрического эффекта и наиболее распространенные пьезоэлектрические материалы, в этом разделе мы обсудим использование этого физического явления.
- Электрические зажигалки — это повседневное применение пьезоэлектрического эффекта. Эти устройства имеют механизм с пьезоэлектрическим кристаллом, который преобразует сильный удар в искру.
- Аналогично, многие электронные датчики основаны на пьезоэлектрическом эффекте. Таким образом, датчик преобразует вибрацию в электрический импульс, который может активировать другие электрические устройства.
- Пьезоэлектрический эффект имеет множество применений в области техники. Например, при производстве материалов методом литья под давлением используется пьезоэлектрический эффект, а также в отраслях воздухоплавания и космонавтики.
- Работа пьезоэлектрических двигателей также основана на пьезоэлектрическом эффекте, хотя в этом случае используется обратный пьезоэлектрический эффект (поясняется ниже). Эти типы двигателей получают электрический импульс и преобразуют его в движение с помощью пьезоэлектричества.
- Пьезоэлектрический эффект также используется в медицине. Более конкретно, работа многих устройств, используемых для диагностики проблем со здоровьем, связана с этим физическим явлением, например, с прибором, используемым для ультразвукового сканирования.
- Микрофоны, динамики и наушники — это широко используемые устройства, которые работают за счет пьезоэлектрического эффекта, преобразуя звуковые колебания в электрические волны или наоборот.
Обратный пьезоэлектрический эффект
Наконец, мы увидим, в чем состоит обратный пьезоэлектрический эффект, хотя вы наверняка уже догадались о его значении по названию. 😉
В физике обратный пьезоэлектрический эффект заключается в преобразовании электрического напряжения в механическое напряжение. Другими словами, обратный пьезоэлектрический эффект – это физическое явление, противоположное пьезоэлектрическому эффекту.
Например, наушники используют обратный пьезоэлектрический эффект для преобразования электрического сигнала в механическую деформацию, которая затем преобразуется в звук.
Это означает, что пьезоэлектрический эффект обратим: если к пьезоэлектрическому материалу больше не прикладывать электрическое напряжение, он возвращается к своей первоначальной форме.