ben, træ og kvarts er alle pie .oelektriske materialer. Men hvad er Pie ?oelectricity, og hvordan virker det? Her forklarer vi, hvor denne bemærkelsesværdige ejendom kommer fra.
kobling mellem elektriske og mekaniske egenskaber
Pie .oelektricitet er et fænomen, hvilket betyder, at der er en kobling mellem materialets elektriske og mekaniske tilstand. Når et stykke pie .oelektrisk materiale deformeres mekanisk, f.komprimeret, vil en strøm strømme og oplade dens ansigter., og omvendt vil det blive deformeret, når det udøves på et elektrisk felt.
fænomenet blev opdaget i 1880 af Paul-Jac .ues Curie, og hans yngre bror, Pierre, mand til den velkendte Marie Curie. Ud over de allerede nævnte materialer er der mange flere materialer, der udviser pie .oelektriske egenskaber såsom saccharose, silke, Rochelle salt, PVDF og mange keramik. Men hvorfor udstiller ikke alle materialer Denne ejendom? Årsagen til det er, at a for at pie .oelektricitet skal vises, skal materialet være krystallinsk, men ikke have et symmetricenter. Vi får snart at se.,
Den piezoelektriske effekt stammer i omlægning af netto gebyrer
manifestation af tryk-inducerede strøm, har sin oprindelse i den omlægning af afgifter i materialet. I ligevægtstilstanden, når materialet losses, er indretningen af ladninger inden i materialegitteret sådan, at enhedscellen er uladet, Fig 1 A. når materialet imidlertid deformeres mekanisk, vil der være en ladningsfordeling inden i enhedscellen., Denne omfordeling vil medføre netafgifter på enhedscellens flader og give anledning til et netto dipolmoment, Fig 1B og 1C.
Figur 1. En skematisk illustration af, hvordan PIE .oelektricitet fungerer. A) i ligevægt fordeles enhedscellens ladninger på en sådan måde, at der ikke er noget netto dipolmoment. B) når der komprimeres, opstår et netdipolmoment i lodret retning. C) når det strækkes, opstår der et netdipolmoment i vandret retning.,
summen af nettoladningsbidraget fra alle enhedsceller vil være en elektrisk polarisering af materialestykket. Dette betyder, at den påførte mekaniske kraft har induceret en spænding over materialet. For at polariseringen skal ske, må der imidlertid ikke være et symmetricenter, Fig 2. Som allerede nævnt er dette krav kun opfyldt af nogle materialer.
Figur 2. En skematisk illustration af ladningsfordelingen i enhedscellen af et materiale med et symmetricenter., Både i ligevægtstilstanden (A) og når den mekanisk deformeres (B, C), er ladningsfordelingen sådan, at et netto dipolmoment aldrig opstår.
det modsatte fænomen, dvs.hvor materialet ændrer form, når en spænding påføres over dets ansigter, kaldes den omvendte pie .oelektriske effekt, og dette blev først opdaget et år senere, i 1881.
Piezoelectricity er meget udbredt, og nye applikationer venter rundt om hjørnet
Da den piezoelektriske effekt blev opdaget mere end et århundrede siden, det har spredt sig til forskellige applikationer og er nu vidt udbredt., Områder inkluderer frekvensstyring, i for eksempel ure, højttalere til at generere lyd, og mikrobalancer, SÅSOMCMCM ogcmcm-D, til at overvåge masseændringer. Men det stopper ikke der. Nu pie .oelectricity er en kandidat bidragyder til fremtidig bæredygtig energiforsyning. Lys, vind og termisk har længe været indlysende kilder, og takket være den pie .oelektriske effekt er vibrationer nu tilføjet til listen. En måde at bruge vibrationskilder til kraftproduktion er for eksempel at høste menneskelig kinetisk energi via gade-eller fortovsfliser. dvs. at omdanne fodsporenes energi til elektricitet., Energi, der genereres på denne måde, kan bruges til at køre for eksempel gadebelysning eller andet lavspændingsudstyr i byer.
afsluttende bemærkninger
Pie .oelektricitet er en egenskab af visse materialer, som inducerer en elektrisk strøm, når mekanisk stresset. Det bruges i for eksempel frekvensstyring og aktuelle generation applikationer.
do .nload teksten som pdf nedenfor.
