A piezoelektromosság
2014/06/04 14:26
2727 megtekintés
A cikk már legalább egy éve nem frissült, az akkor még aktuális információk lehet, hogy mára elavultak.

Mechanikai deformáció, például nyomás vagy ütés hatására bizonyos kristályokban a különböző előjelű töltéscentrumok szétválnak, és a kristály meghatározott lapjai között elektromos feszültség alakul ki.

Egyes kristályok, pl.: kvarc (SiO2), Seignette-só, turmalin (boroszilikátok) megfelelő irányú deformációja elektromos potenciálkülönbséget eredményez, azaz a kristály polarizálódik. Ez a jelenség a piezoelektromosság, amelyet Pierre és Jacques Curie 1880-ban fedezett fel.

Kísérlet

Seignette-só kristály (borkősav kálium-nátrium-sója, másként kálium-nátrium-tartarát KNaC4H4O6•4H2O) megfelelő két oldalára vékony alufólia-elektródákat rögzítettünk. Ezekhez vékony vezetékkel glimmlámpát csatlakoztatunk. Ez a lámpa kis áramfelvétellel, ritkított gázban lejátszódó elektromos kisüléssel működik.

Piezo1

Piezo2

A kristály párhuzamos lapjaira egy fából készült szerkezettel, egyesek szerint guillotine-nal, nyaktilóval, biztos ütést (jó irányút és nagyságút) mérünk. A lámpa rövid felvillanása jelzi a potenciálkülönbséget.

Piezo3

Piezo4

Piezoelektromos kísérlet

Magyarázat

A kristályok deformációja során a kationok és anionok vagy a dipólusok egy kicsit aszimmetrikusan eltolódnak és dipólusok keletkeznek. Ez eredményezi a felületen már kimutatható polarizációs töltést. (A kristály ionjai ugyan nem mozdulhatnak el, de a fémfóliában a megosztás révén létrejött töltések már szabadon mozoghatnak.) A jelenség számos szervetlen kristályos anyagban megfigyelhető.

Az 1970-es évek eleje óta ismert, hogy polimer műanyagok pl.: poli(vinilidén-fluorid) is piezoelektromosságot mutatnak.

Piezo5


Alkalmazások

Sok fontos alkalmazási területe ismert a piezoelektromos jelenségnek.

  • feszültség és nyomásmérés
  • mechanikai rezgések érzékelése
  • ultrahangforrások
  • bakelit hanglemezek hangszedője
  • kristály-mikrofon
  • tintasugaras nyomtatási technológia
  • piezoelektromos szikragyújtók (öngyújtó, gázgyújtó)

gas

Reciprok

A jelenség fordítottja is létezik. Ez a reciprok vagy negatív piezoelektromosság, az úgynevezett elektrosztrikció. Az elektromos térerősség változásával a kristályban mechanikai rezgések, rugalmas alak- vagy térfogatváltozás kelthető. Ezen az elven működik az ultrahangok előállítása, az elektromos rezgéskeltők frekvenciájának stabilizálása például a kvarcórában és egyes nyomtatókban. A piezoelektromos kristály saját rezgését nagyon pontosan tartja, ez adja a „kvarcórák” pontosságát.

További érdekes oldalak:

Siegler Gábor cikke

Csoportot ajánlunk

Kapcsolódó oldalak

Scientix A természettudományos oktatás közössége
All you need is code Minden a kódolás tanulásáról
A National Geographic A National Geographic honlapja.
Interpress Magazin Az IPM honlapja archívummal
Világtudomány.hu A magyar és nemzetközi tudományos élet hírei
Űr világ Asztronautikai hírportál