class="no-js">

مفهوم پیزوالکتریک چیست؟

مفهوم پیزوالکتریک چیست؟Reviewed by مفهوم پیزوالکتریک چیست؟ on Nov 2Rating: 5.0مفهوم پیزوالکتریک چیست؟مفهوم پیزوالکتریک چیست؟

مفهوم پیزوالکتریک چیست؟


می توان تأثیرات پیزوالکتریک را به عنوان تبدیل کننده انرژی الکتریکی به مکانیکی و بالعکس بیان کرد و بنابراین این اثر، یک پدیده الکترومکانیکی می باشد. اصطلاح پیزوالکتریک ترکیبی از دو کلمه  piezoدر زبان یونانی معادل pressureمی باشد و  Electricity الکتریسیته می باشد. مواد پیزوالکتریک از ذرات و اجزایی تشکیل شده اند که قابلیت باردار شدن و تشکیل دو قطبی الکتریکی را دارا می باشند. 

قطبش الکتریکی تولید شده به وسیله کرنش مکانیکی در کریستال های متعلق به کلاسهای خاص متناسب با کرنش بوده و علامتش وابسته به آن است. چنانچه تنش و در نتیجه کرنش متناوب اعمال شود یک اختلاف پتانسیل متناوب روی الکترودها ایجاد می شود. این پدیده اثر مستقیم پیزوالکتریک نام دارد. از طرفی هنگامی که به ماده پیزوالکتریک ولتاژی اعمال و یا به بیان دیگر در آن میدان الکتریکی القا می شود، یک کرنش متناسب با اندازه میدان الکتریکی اعمالی در ماده ایجاد می شود که این پدیده به اثر معکوس پیزوالکتریسیته معروف می باشد.

موادی می توانند این خاصیت را از خود نشان دهند که ساختار کریستالی آنها مرکز تقارن نداشته باشد. لذا اگر یک تنش برشی و یا نرمال بتواند مراکز ثقل بارهای مثبت و منفی که در پیزوالکتریک ها بر هم منطبق نیستند را تغییر داده ایجاد یک دو قطبی نماید، دو قطبی تولید شده میدان الکتریکی تولید خواهد کرد. لذا در کریستالهایی که این چنین دو قطبی هایی به صورت بالفعل یا بالقوه وجود دارند اعمال تنش یا کرنش منجر به تغییر مقادیر دو قطبی ها و نهایتاً ایجاد میدان الکتریکی خواهد شد و یا به طور معکوس با اعمال میدان خارجی فاصله مراکز ثقل بارهای مثبت و منفی تغییر یافته، کرنش یا تنش در کریستال ایجاد می شود.

شکل زیر بیانگر اثرات مستقیم و معکوس پیزوالکتریک می باشد.

مفهوم-پیزوالکتریک-چیست؟

اثرات مستقیم و معکوس مواد پیزوالکتریک

۲۱ ساختار کریستالی از ۳۲ساختار ممکن بدون تقارن مرکزی هستند که به جز یکی از آنها، بقیه دارای خاصیت پیزوالکتریک می باشند. از این ۲۰دسته، ۱۰تای آنها دارای یک محور قطبی منحصر به فرد بوده که سبب وجود یک قطبش خود به خودی وابسته به دما در آنها می شود خاصیت پایروالکتریک این کریستال های پایروالکتریک به دلیل اینکه بزرگی و جهت قطبیت آنها می تواند توسط میدان الکتریکی بیرونی معکوس گردد، گفته می شود که خاصیت فرو الکتریکی از خود نشان می دهند.
بیشتر مواد پیزوالکتریک جامدات کریستالی هستند. آنها می توانند کریستال های منفرد باشند که یا به طور طبیعی و یا با فرایندهای مصنوعی شکل گرفتهاند یا مواد چند بلوری
مانند سرامیک های فروالکتریکی که می توانند با پیزوالکتریک پوشیده شده و با توجه به مقیاس ماکروسکوپی یک کریستال منفرد متقارن با فرآیند قطبی سازی شکل گرفته باشد.
فروالکتریک ها زیر مجموعهای از مواد پیزوالکتریک هستند که دارای دو یا چند جهت قطبی و دارای قطبش خود به خودی هستند. این خانواده از دیالکتریک ها در زیر دمای کوری
یعنی دمایی که تغییر ساختمان کریستالی در آنها اتفاق می افتد دارای قطبش خود به خودی هستند. جهت قطبی شدن در فروالکتریک ها به وسیله میدان الکتریکی قابل تغییر و یا معکوس شدن است. در سایر مواد پیزوالکتریک غیر  فروالکتریک چرخش حوزه ها به راحتی مواد فروالکتریک نیست و نیاز به میدانهای بسیار قوی دارد. در مورد کریستال های فروالکتریک باید حداقل یک محور در کریستال وجود داشته باشد که حرکت در دو جهت مخالف روی آن محور با هم معادل نباشند .


تهیه کننده : مرجع آموزش مهندسی مکانیک / سعید کمرخانی

مطالب مرتبط

1 نظر

نظر بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *