• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Zjawisko piezoelektryczne



    Podstrony: [1] 2 [3] [4]
    Przeczytaj także...
    Świetlówka, lampa fluorescencyjna – lampa wyładowcza, w której światło emitowane jest przez luminofor wzbudzony przez promieniowanie ultrafioletowe powstałe wskutek wyładowania jarzeniowego w rurze wypełnionej gazem.Sonar – urządzenie używające długich, średnich lub krótkich fal dźwiękowych do nawigacji, komunikacji, detekcji, określania pozycji, śledzenia oraz klasyfikacji ruchomych i nieruchomych obiektów zanurzonych, znajdujących się na powierzchni cieczy bądź w powietrzu. Nazwa "sonar" wywodzi się od akronimu "SOund Navigation and Ranging". W zależności od zasady działania, sonary mogą być aktywne bądź pasywne, mogą także łączyć obie te cechy. Najczęstszym środowiskiem zastosowania urządzeń sonarowych jest środowisko ciekłe zwłaszcza wodne, jednakże ich odpowiednie formy mogą być wykorzystywane także w środowisku gazowym, w tym w powietrzu. W zależności od zastosowania i konstrukcji systemy echolokacyjne mogą używać bardzo szerokiego zakresu fal dźwiękowych - od infradźwięków po ultradźwięki. U niektórych zwierząt takich jak delfiny czy nietoperze umiejętność echolokacji wytworzyła się naturalnie w drodze ewolucyjnej.
    Historia[]
  • Zjawisko piezoelektryczne zostało odkryte w roku 1880 przez braci Pierre'a i Jacques'a Curie podczas badań wpływu naprężeń mechanicznych na własności piroelektryków. Na powierzchni niektórych kryształów (turmalinu, kwarcu, soli Seignette'a i innych) zaobserwowali oni ładunki elektryczne, których wartość była proporcjonalna do przyłożonego naprężenia.
  • W 1881 Gabriel Lippmann na podstawie rozważań termodynamicznych wysnuł wniosek, że możliwe jest również występowanie zjawiska odwrotnego, polegającego na deformowaniu się kryształów pod wpływem pola elektrycznego. Możliwość ta została wkrótce potwierdzona doświadczalnie przez braci Curie.
  • Analizę teoretyczną zjawiska, wraz z określeniem klas kryształów, w których może ono zachodzić podał Woldemar Voigt w roku 1910.
  • Pierwsze zastosowania praktyczne piezoelektryków datują się na lata pierwszej wojny światowej, gdy Paul Langevin zaproponował zastosowanie ich w nadajnikach i odbiornikach fal ultradźwiękowych urządzeń hydrolokacyjnych do wykrywania okrętów podwodnych.
  • Pierwsze badania piezoelektrycznych polimerów przeprowadził Brain w 1924 roku.
  • Mechanizm powstania efektu piezoelektrycznego[]

    Mechanizm powstania efektu piezoelektrycznego. Naprężenie (zielona strzałka) powoduje powstanie polaryzacji elektrycznej (pomarańczowa strzałka).

    Kryształy piezoelektryczne charakteryzują się tym, że mają wiązania jonowe, a ich komórka elementarna nie ma środka symetrii. Spośród 32 klas symetrii we wszystkich układach krystalograficznych istnieje 20 spełniających ten warunek. Pod wpływem naprężenia w takich kryształach dochodzi do różnego przesunięcia "środków ciężkości" ładunku dodatniego i ujemnego, co powoduje polaryzację elektryczną kryształu. Pojawiający się na krawędziach kryształu ładunek jest proporcjonalny do odkształcenia.

    Płyta gramofonowa – zwykle okrągła płyta o średnicy do 30 cm z zapisanym spiralnie w postaci rowka analogowym nagraniem dźwiękowym.Bimorf – układ dwóch połączonych mechanicznie, zaopatrzonych w metalowe elektrody płytek (belek) piezoelektrycznych, dobrany w ten sposób, aby odkształcenia płytek w polach elektrycznych generowanych przez te elektrody były przeciwne (np. rozszerzanie-kurczenie). W efekcie odkształcenie bimorfu jest znacznie większe niż odkształcenia jego składników. Na podobnej zasadzie działa bimetal, z tym, że jego elementy składowe odkształcają się zawsze w tym samym kierunku (jednocześnie rozszerzają bądź kurczą).

    Zjawisko piezoelektryczne odwrotne polega na zmianie wymiarów materiału pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego. Odkształcenie powstaje na skutek rozsunięcia jonów pod wpływem sił elektrostatycznych i jest proporcjonalne do przyłożonego pola. Należy je odróżnić od elektrostrykcji, która ma inną przyczynę, jest zjawiskiem znacznie słabszym, powszechniejszym, nie ma zjawiska odwrotnego, a odkształcenie jest proporcjonalne do kwadratu wartości przyłożonego pola.

    Paul Langevin (ur. 23 stycznia 1872 w Paryżu – zm. 19 grudnia 1946) – francuski fizyk teoretyk, pedagog i działacz oświatowy, w latach 1944-1946 prezes Ligi Praw Człowieka (LDH). Twórca teorii paramagnetyzmu i diamagnetyzmu oraz techniki hydrolokacji ultradźwiękowej.Turmaliny to szereg minerałów należących do grupy krzemianów. Oprócz szerlu, należą do minerałów rzadkich lub bardzo rzadkich.
    Kryształ kwarcu oraz wycięta z niego płytka piezoelektryczna

    Dla właściwości elementu wykonanego z piezoelektryka duże znaczenie ma również sposób, w jaki go wycięto z kryształu, a ściślej orientacja wyciętej płytki względem osi krystalograficznych (X, Y, Z). Na rysunku przedstawiono fragment kryształu kwarcu oraz wyciętą z niego płytkę o tak zwanym "cięciu X". Od rodzaju cięcia zależą również właściwości temperaturowe otrzymanego elementu, ma więc ono duże znaczenie praktyczne, a w technice używa się płytek o różnych orientacjach krystalograficznych, w zależności od wymaganych parametrów. Stosuje się też bimorfy, elementy klejone z płytek o różnych orientacjach krystalograficznych.

    SPM (ang. Scanning Probe Microscope – mikroskop ze skanującą sondą) to ogólna nazwa całej rodziny mikroskopów, których zasada działania polega na:Ultrasonografia, USG – nieinwazyjna, atraumatyczna metoda diagnostyczna, pozwalająca na uzyskanie obrazu przekroju badanego obiektu. Metoda ta wykorzystuje zjawisko rozchodzenia się, rozpraszania oraz odbicia fali ultradźwiękowej na granicy ośrodków, przy założeniu stałej prędkości fali w różnych tkankach równej 1540 m/s. W ultrasonografii medycznej wykorzystywane są częstotliwości z zakresu ok. 2-50 MHz. Fala ultradźwiękowa najczęściej generowana jest oraz przetwarzana w impulsy elektryczne przy użyciu zjawiska piezoelektrycznego (opisanego przez braci Curie na przełomie lat 1880-1881). Pierwsze doświadczenia nad wykorzystaniem ultrasonografii w diagnostyce prowadzone były w trakcie i zaraz po II wojnie światowej, a ultrasonografy wprowadzone zostały do szpitali na przełomie lat 60. i 70. XX wieku (jednym z pierwszych klinicznych zastosowań była diagnostyka płodu)
    Efekt piezoelektryczny występujący podczas ściskania i rozciągania płytki o cięciu X: a) płytka rozciągana wzdłuż osi X, b) płytka rozciągana wzdłuż osi Y

    Dla kierunku i wielkości ładunku powstałego na piezoelektrycznej płytce znaczenie ma zarówno kierunek i wartość naprężenia, jak i orientacja krystalograficzna (rodzaj cięcia). Jeżeli wykonaną z kwarcu płytkę o "cięciu X" podda się ściskaniu lub rozciąganiu wzdłuż krystalograficznej osi X to pojawi się ładunek na powierzchniach prostopadłych do kierunku naprężenia, a jeżeli siły działają w kierunku krystalograficznej osi Y, to ładunki pojawiają się na płaszczyznach równoległych do naprężenia (rysunek).

    Filtr jest to fragment obwodu elektrycznego lub obwodu elektronicznego odpowiedzialny za przepuszczanie lub blokowanie sygnałów o określonym zakresie częstotliwości lub zawierającego określone harmoniczne.Elektrostrykcja – zjawisko zmiany wymiarów materiału pod wpływem pola elektrycznego (napięcia). Charakteryzuje się tym, że zmiana wymiarów zachodzi w jednym kierunku, niezależnie od kierunku przyłożonego pola elektrycznego (zjawisko proste). Stopień odkształcenia jest odwrotnie proporcjonalny do kwadratu natężenia pola. Elektrostrykcji nie należy mylić z odwrotnym zjawiskiem piezoelektrycznym.

     

    Podstrony: [1] 2 [3] [4]



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Mikroskop sił atomowych (ang. atomic force microscope, AFM) – rodzaj mikroskopu ze skanującą sondą (ang. scanning probe microscope, SPM). Umożliwia uzyskanie obrazu powierzchni ze zdolnością rozdzielczą rzędu wymiarów pojedynczego atomu dzięki wykorzystaniu sił oddziaływań międzyatomowych, na zasadzie przemiatania ostrza nad lub pod powierzchnią próbki.
    Iskra – odmiana wyładowania elektrycznego w atmosferze lub innym gazie o podobnym ciśnieniu lub cieczy. Iskra elektryczna od łuku elektrycznego różni się dużym oporem elektrycznym kanału przewodzącego. Ze względu na własności fizyczne iskrę elektryczną można podzielić na:
    Krystalografia (od greckich słów κρύσταλλος krystallos – „lód”, które później zaczęło oznaczać także kryształ górski i inne kryształy, oraz γράφω grapho – „piszę”) – dział nauki zajmujący się opisem, klasyfikacją i badaniem kryształów, krystalitów oraz substancji o strukturze częściowo uporządkowanej. Jej zakres pokrywa się częściowo z mineralogią, fizyką ciała stałego, chemią i materiałoznawstwem.
    Skaningowy mikroskop tunelowy (STM od ang. Scanning Tunneling Microscope) – rodzaj SPM, mikroskopu ze skanującą sondą (ang. Scanning Probe Microscope) – umożliwia uzyskanie obrazu powierzchni materiałów przewodzących ze zdolnością rozdzielczą rzędu pojedynczego atomu. Uzyskanie obrazu powierzchni jest możliwe dzięki wykorzystaniu zjawiska tunelowego, od którego przyrząd ten wziął swoją nazwę. W rzeczywistości STM nie rejestruje fizycznej topografii próbki, ale dokonuje pomiaru obsadzonych i nieobsadzonych stanów elektronowych blisko powierzchni Fermiego. Ten sam skrót używany jest do określenia gałęzi mikroskopii – STM (ang. Scanning Tunneling Microscopy).
    Monokryształ – materiał będący w całości jednym kryształem (np. kryształ cukru, soli, półprzewodnika). Monokryształ może zawierać w całej swej objętości niewielką ilość defektów tejże struktury, a jego zewnętrzna forma nie musi odzwierciedlać struktury krystalicznej.
    Gabriel Jonas Lippmann (ur. 16 sierpnia 1845 w Bonnevoie, Luksemburg, zm. 13 lipca 1921) – fizyk francuski, profesor Sorbony w Paryżu; od roku 1886 – członek Francuskiej Akademii Nauk; badał i pierwszy opisał (1873) zjawiska elektrokapilarne (Relation entre les phénomènes électriques et capillaires); w roku 1881 – rok po odkryciu zjawiska piezoelektrycznego (odkrywcy – bracia Pierre Curie i Jacques Curie) – przewidział istnienie odwrotnego zjawiska piezoelektrycznego (co zostało potwierdzone doświadczalnie przez braci Curie). W roku 1891 opracował metodę reprodukcji barw, opartą na zjawisku interferencji światła (nie znalazła zastosowania w praktyce), za co w roku 1908 otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.
    Głośnik – przetwornik elektroakustyczny (odbiornik energii elektrycznej) przekształcający prąd elektryczny w falę akustyczną. Idealny głośnik przekształca zmienny prąd elektryczny o odpowiedniej częstotliwości na falę akustyczną proporcjonalnie i liniowo. Rzeczywisty zakres częstotliwości, w którym głośnik wytwarza falę ciśnienia proporcjonalnie do napięcia (z dopuszczalnym odchyleniem) nazywa się pasmem przenoszenia głośnika.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.056 sek.