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.
|
|
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.
|
|
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.
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)
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:
- Az emberi mozgás energiahasznosítása piezoelektromos elven
- Piezo generator
- Collin's Lab: Homebrew Piezo
- Konvektor piezo szikragyújtó
- Piezo generator shoes
Siegler Gábor cikke
