Weird Science

Piezoelektryczność

Pie­zo­e­lek­trycz­ność to zja­wi­sko gene­ro­wa­nia poten­cjału elek­trycz­nego przez niek­tóre krysz­tały pod­da­wane mecha­nicz­nemu ści­ska­niu lub roz­ciąga­niu. Zacho­dzi też efekt odw­rotny: po przy­ło­że­niu napięcia krysz­tały te zmie­niają swój ksz­tałt, czyli się odksz­tałc­ają. Zja­wi­sko to jest więc odw­ra­calne.

Wiel­kość poten­cjału wytwo­rzo­nego na dro­dze pie­zo­e­lek­trycz­nej jest wprost pro­por­cjo­nalna do wiel­ko­ści przy­ło­żo­nej siły.

Ilustracja

źródło: http://upload.wiki­me­dia.org/wiki­pe­dia/com­mons/c/c4/Sche­ma­Piezo.gif, dostęp: 10.12.2011

W krysz­ta­łach wła­sno­ści pie­zo­e­lek­tryczne występują pod dwoma pod­sta­wo­wymi warun­kami:

Wła­ści­wo­ści pie­zo­e­lek­try­ków wyko­rzy­stuje się na wiele spo­so­bów:

Co dalej?

Jeśli chcemy zapo­znać się bli­żej ze zja­wi­skiem pie­zo­e­lek­trycz­no­ści to musimy się zao­pa­trzyć w ele­ment wyka­zu­jący te wła­ści­wo­ści. Naj­pro­ściej będzie zdo­być minia­tu­rowy gło­śni­czek pie­zo­e­lek­tryczny pocho­dzący z gra­jącej pocz­tówki. Tak zwane blaszki piezo można też kupić w skle­pach z ele­men­tami elek­tro­nicz­nymi. Ele­ment ten wygląda następu­jąco:

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Jest to okrągła meta­lowa płytka, na którą nanie­siono krążek wyko­nany z syn­te­tycz­nego pie­zo­krysz­tału. Na jego górną powierzch­nię jest napy­lona cienka war­stwa metalu two­rząca jedną z elek­trod. Rolę dru­giej pełni meta­lowa płytka. Po dopro­wa­dze­niu do elek­trod zmien­nego sygnału elek­trycz­nego pie­zo­e­lek­tryk zaczyna odksz­tałcać się w jego takt, co pro­wa­dzi do wytwo­rze­nia dźw­ięku. Jest to pod­sta­wowa rola tego ele­mentu.

Pamiętajmy, że zja­wi­sko pie­zo­e­lek­tryczne jest całk­o­wi­cie odw­ra­calne. Wygi­na­jąc płytkę powin­ni­śmy zaob­ser­wo­wać wytwo­rze­nie na elek­tro­dach napięcia. Pod­łączmy blaszkę piezo do wol­to­mie­rza. Możemy usta­wić zakres 10V ponie­waż uzy­skane napięcia wcale nie są zni­kome. Poni­żej zoba­czy­cie efekt.

Pod­czas wygi­na­nia płytki rze­czy­wi­ście pow­staje napięcie o ampli­tu­dzie dobrych kilku wol­tów! Zau­ważmy, że kie­ru­nek prze­pływu prądu zależy od kie­runku odksz­tałc­e­nia płytki: kiedy wygi­namy płytkę naprze­mien­nie w obie strony to prąd także zmie­nia kie­ru­nek swo­jego prze­pływu.

Życzę miłej i pou­cza­jącej zabawy:)

Lite­ra­tura dodat­kowa:

Marek Ples

Aa