Эффект пьезоэлектрический при деформации

Первые два модуля соответствуют деформации растяжения — сжатия вдоль осей X я Y (рис. 20.18) третий (dii) характеризует пьезоэлектрический эффект при деформации сдвига в плоскостях Zy и Z , а также при скручивающих усилиях. Зависимость пьезоэлектрических модулей dll и 14 от температуры см. на рис. 20.19, [c.336]

Первый метод основан на пьезоэлектрическом эффекте. Пьезоэлектрический эффект заключается в том, что кристаллы некоторых веществ при внесении их в электрическое поле испытывают механическую деформацию и становятся источниками ультразвука. [c.162]

Схема структуры кварца в направлении оси 3 (а) и схема возникновения пьезоэлектрического эффекта при деформациях, параллельной и перпендикулярной к полярной оси 2 (б) [c.266]

Если к пленке приложен постоянный потенциал и и через пленку течет ток, то возникает пьезоэлектрический эффект, модулируемый деформацией пленки под воздействием прикладываемой внешней силы. В этом случае константа е пьезоэлектрической деформации имеет реальную и мнимую части [c.277]

Пироэлектрический эффект обычно усложняется тем, что каждый пироэлектрик является одновременно и пьезоэлектриком. Поэтому неоднородное изменение температуры кристалла вызывает деформацию, а последняя породит вторичную поляризацию пьезоэлектрического происхождения, налагающуюся на первичную пироэлектрическую поляризацию. [c.275]

Преимуществом механического нагружения изделий за счет вибраций (дозированной циклической нагрузки) или ультразвука является отсутствие оптической помехи, а также то, что температурные аномалии возникают только в дефектных областях за счет трения стенок трещин, образования зон пластической деформации и других механических эффектов (рис. 1.1, ж). Этот способ хорошо зарекомендовал себя при испытаниях композиционных изделий, возбуждаемых стандартными пьезоэлектрическими вибраторами. [c.22]

Поляризация диэлектриков в отсутствии внешнего электрического поля наблюдается у ряда твердых диэлектриков и объясняется особенностями их структуры, в пьезо-электриках поляризация возникает при определенной деформации кристалла, причем имеет место линейная связь между и соответствующими компонентами тензора напряжений или деформаций) кристалла в соответствующих направлениях. Пьезоэлектрический эффект обратим - при наложении электрического поля в пьезоэлектриках возникают деформации, пропорциональные э. [c.418]

Для полимерных материалов характерно наличие механического напряжения, выше которого нарушается пропорциональная зависимость между механическим напряжением и деформацией и наблюдается явление ползучести , т. е. изменение деформации во времени при постоянном механическом напряжении. Аналогичные эффекты имеют место и для пьезоэлектрических свойств. [c.188]

В основе действия этих вибраторов лежит пьезоэлектрический эффект, заключающийся в том, что при растяжении и сжатии некоторых кристаллов в определенных направлениях на их поверхности возникают электрические заряды (прямой пьезоэффект). Последние пропорциональны силе, сжимающей или растягивающей пластинку кристалла, а знак их зависит от вида деформации. [c.126]

Принято считать, что пьезоэлектрический эффект не имеет существенного значения в процессах электризации и что плотность зарядов, им обусловливаемая, весьма невелика [7]. Однако исследования возникновения электрических зарядов при деформации полярных полимеров полиметилметакрилата, поливинилхлорида — и неполярных полистирола, полипропилена и полиэтилена — опровергли это мнение [79]. [c.36]

Помимо вторичного теплового явления деформация пьезоэлектрического кристалла должна сопровождаться вторичными электрическими эффектами. Расчет, основанный на втором начале термодинамики, определяет электрическую деформацию в 0.9% первоначальной деформации, т. е. в 9 полос при полной деформации в 1000 полос. Малая электропроводность кварца наводит на мысль, что вторичная электрическая деформация будет исчезать значительно медленнее, чем тепловая. Фактически известно, что заряд, изолированный кварцем, стекает постепенно в течение ряда дней. [c.237]

Наблюдение пироэлектрического эффекта и измерение его коэффициентов сильно осложняются проводимостью кристалла. Кроме того, каждый пироэлектрический кристалл также является и пьезоэлектриком. Изменение температуры кристалла, особенно неоднородное, вызывает де рмацию кристалла, а результатом деформации является пьезоэлектрическая поляризация, которая добавляется к поляризации, вызванной пироэффектом. Различают первичный , или истинный , пироэффект, который наблюдался 6i.t в жестко закрепленном пироэлектрике (невозможны деформации), и вторичный , или ложный , пироэффект, который наблюдался бы в свободном кристалле (нет механических напряжений). [c.208]

В пироэлектрических кристаллах электрическая поляризация может возникнуть не только вследствие наложения внешнего поля Е, но и вследствие изменения температуры, а в пьезоэлектрических — вследствие механических напряжений или деформаций. В свою очередь, механические напряжения и деформации могут возникнуть в кристалле из-за теплового расширения, обратного пьезоэлектрического эффекта, электрострикции. Поэтому значения диэлектрической проницаемости, измеренные при постоянной температуре гц)т или при постоянном механическом напряжении могут оказаться не совпадающими друг с другом Т — абсолютная температура, а — механическое напряжение). [c.215]

Пьезоэлектрический эффект состоит в том, что под действием механического напряжения или деформации в кристалле возникает электрическая поляризация [см. формулу (4.17) или (4.18)], величина и знак которой зависят от приложенного напряжения. Обратный пьезоэлектрический эффект — это механическая деформация кристалла, вызываемая приложенным электрическим полем, причем величина и тип деформации зависят от величины и знака поля. [c.251]

При пьезоэлектрическом эффекте возникшее в кристаллах электрическое поле можно охарактеризовать вектором электрической поляризации Р, вектором электростатической индукции D или вектором Е, а действующее на кристалл механическое усилие — тензором механических напряжений Т ц или тензором деформаций ец. Таким образом, тензорное воздействие вызывает векторное явление (или обратно) Pi Tju и, следовательно, связывающее их свойство кристалла должно быть тензором третьего ранга согласно схеме (4.1) реакция = свойство X воздействие или [c.251]

Электрическая поляризация кристаллов при прямом пьезоэлектрическом эффекте может быть вызвана не только приложенным механическим напряжением Ггу согласно (4.62), но и механической деформацией и кристалла [c.261]

Деформации кристаллов, вызванные пьезоэлектрическим эффектом, очень малы. Чтобы представить себе порядок [c.263]

Пьезомодуль ц определяет продольный пьезоэлектрический эффект он связывает поле, параллельное полярной оси симметрии 2, например оси 1, с деформацией растяжения-сжатия вдоль того же направления [c.265]

Поскольку линейный электрооптический эффект осуществляется в кристаллах пьезоэлектриков, ему всегда сопутствует обратный пьезоэлектрический эффект. Поэтому в условиях опыта обычно измеряется полный линейный электрооптический эффект, являющийся суммой двух эффектов 1) первичного, истинного , эффекта, т. е. изменения поляризационных констант вследствие изменения электрического поля Е (или Р) и 2) вторичного, ложного , эффекта, т. е. изменения поляризационных констант вследствие деформаций, вызванных обратным пьезоэлектрическим эффектом. Чтобы измерить эти эффекты в отдельности, надо наблюдать эффект на электрически зажатом кристалле, когда кристалл не может деформироваться из-за изменения Е — тогда будет осуществляться только первичный эффект, или на электрически свободном, когда кристалл может деформироваться, так что осуществляется вторичный эффект. Это удается в том случае, если измерять электрооптический эффект на частотах, меньшей и большей, чем частота пьезоэлектрического резонанса. Если приложить к кристаллу переменное электрическое поле, частота которого намного меньше собственной частоты колебаний кристалла, то кристалл может свободно колебаться. Если же частота внешнего поля намного превышает частоту собственных колебаний образца, то деформация не успевает следовать за изменением поля и кристалл оказывается зажатым в этих условиях измеряется истинный электрооптический эффект. Вторичный эффект обычно значительно меньше, чем первичный например, для кварца вторичный эффект составляет 20%, а первичный — 80% от полного. [c.277]

По схеме рис. 241 видно, что связи между воздействиями и явлениями могут быть и пе прямые. Так, механическая деформация кристалла может быть вызвана механическим напряжением непосредственно из-за упругости (отрезок 1) или же через вторичные эффекты напряжение ст создаст электрическую поляризацию вследствие пьезоэлектрического эффекта (7), а возникшее электрическое поле вызовет деформацию из-за электрострикции (13). [c.293]

Другим примером такого типа может служить вторичный, или ложный , пироэффект в пьезоэлектрических кристаллах изменение температуры вызывает деформацию теплового расширения (11), а она, в свою очередь, создает (9) электрическую поляризацию, которая добавляется к первичному, или истинному , пироэлектрическому эффекту (12). Этот пример разобран в 39. [c.293]

Здесь (У и е — механические напряжение и деформация, Е и В — напряженность и индукция электрического поля, Т — абсолютная температура, с — теплоемкость, — энтропия, я — упругая податливость, д. - пьезоэлектрический коэффициент, а — коэффициент теплового расширения, у — коэффициент пироэлектрического эффекта, X — диэлектрическая проницаемость (обозначение здесь не стандартно, чтобы не спутать с деформацией е). [c.295]

С физической точки зрения пьезоэлектрический эффект рассматривается как появление поверхностного заряда в ответ на некоторую механическую деформацию Ф, вызываемую в образце внешней силой. При деформации Ф пленки из изотропного материала вследствие изменения величины диэлектрической проницаемости е и сопротивления R может возникать так называемый кажущийся пьезоэффект [М9, 120]. Изменение емкости С и сопротивления R может быть записано в виде [c.277]

Обратный пьезоэлектрический эффект можно было бы рассматривать как особый тип электрострикции, т. е. деформации диэлектрика под действием электрического поля, однако такое понимание оказывается неправильным. Деформации, вызываемые электрическим полем, пропорциональны квадрату напряжения приложенного электрического поля и поэтому не зависят от направления последнего. Зтот эффект всегда чрезвычайно мал. [c.135]

Пьезоэлектричество — электрические заряды, возникающие на противоположных поверхностях некоторых кристаллических тел при их механических деформациях. Это прямой пьезоэлектрический эффект. [c.69]

Деформация кристалла под действием электрического поля—это обратный пьезоэлектрический эффект или электрострикция. [c.69]

Если характеризовать механическое и электрическое состояние элемента объема материала четырьмя переменными механическим напряжением а, деформацией е, электрическим полем Э, электрической индукцией О, то количественное выражение прямого и обратного пьезоэлектрических эффектов описывается соотношением следующего вида (при использовании рационализированной системы единиц) [c.69]

Пьезоэлектрические материалы при деформировании электрически поляризуются (прямой пьезоэлектрический эффект, или эффект Кюри), и на электродах, нанесенных на поверхность пьезоэлектрика, возникает пьезоэлектрический заряд. Приложение электрического напряжения к электродам вызывает их механическую деформацию (эффект Джоуля, или обратный пьезоэлектрический эффект). Пьезоэлектрическими свойствами обладают очень многие (почти все) кристаллические диэлектрики, однако у большинства из них пьезоэффект мал. Многие из пьезоэлектриков не нашли широкого применения из-за неудовлетворительных физико-механических свойств. В настоящее время созданы синтетические материалы, обладающие хорошими пьезоэлектри -ческими и механическими свойствами, которые вместе с естественным пьезо-электриком - кристаллическим кварцем - широко используют в акустике. Основные преимущества пьезоэлектрических преобразователей - высокая эффективность преобразования и простота крнструкции. Для описания свойств пьезоэлектрических материалов используют тензорные представления теории электроупругости. [c.90]

В ЭАП для акустических методов контроля чаще всего используют пьезоэлектрический эффект. Пьезоэлектричество (от греч. piezo — давлю)—возникновение электрической поляризации некоторых диэлектриков при их механической деформации. Соответствующие преобразователи называют пьезоэлектрическими (ПЭП). Чувствительный элемент из пьезоматериала (пьезоэлемент) обычно имеет форму пластины. На противоположные ее поверхности наносят металлические (серебряные, медные) электроды. Значительно реже применяют пьезоэлементы другой формы 13], поэтому здесь они не рассматриваются. [c.57]

Пьезоэлектрический эффект - явление поляризации диэлектрика под воздействием механических напряжений (прямой пьезоэффект) или явление деформации диэлетрика под воздействием электрического поля, линейно зависящей от напряженности этого поля (обратный пьезоэффект). [c.399]

Пьезоэлектрическое вещество (вещество, получающее электрические заряды ири изменении давления) имеет то свойство, что при деформации под действием внешнего механического давления на его поверхности возникают электрические заряды. Этот эффект был открыт в 1880 г. братьями Кюри. Вскоре после этого (в 1881 г.) был подтвержден и обратный эффект, а именно что такое вещество, расположенное между двумя электродами, реагирует на приложенное к нему электрическое напряжение изменением своей формы. Первый эффект называется прямым пьезоэлектрическим, а второй — обратным. Первый эффект в настоящее время используется для измерений, а второй— для возбул<дения механических давлений, деформаций и колебаний. [c.138]

Как указывалось выше, под прямым пьезоэлектрическим эффектом понимают появление электрических зарядов (е) на плоскостях пьезонластины под действием деформации, вызываемой какой-либо растягивающей или сжимающей силой (Р). Это может быть выражено соотношениями [c.72]

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ 1VIATE-РИАЛЫ (от греч. П1Ё (В — давлю, сжимаю), пьезоэлектрики — кристаллические материалы, в которых возникают пьезоэлектрические эффекты. Прямой пьезоэлектр. эффект заключается в возникновении поляризации при мех. воздействии, обратный — в возникновении мех. деформации под действием электр. поля. Впервые как П. м. (в качестве фильтра) применен кварц. Различают П. м. монокристаллические и пьезокерамические. В монокристаллически X П. м. нет центра симметрии (см. Монокристалл). Их выращивают в виде кристаллов из растворов или расплавов, а также используют природные кристаллы (напр., кварц). Наиболее распространенным монокристаллическим П. м. является кварц, используемый гл. обр. в виде пластин и брусков. Отличительное св-во кварца — малые значения температурного коэфф. частоты (на некоторых срезах достигающие 0,1-10 град и обеспечивающие высокие стабильность и мех. добротность — до б-Ю ) — позволяет использовать его для стабилизации частот в генераторах и в качестве селективных фильтров (см, также Кварц). К одним из известных моно-кристаллических П. м. относится также сегнетова соль. У ее кристаллов аномально большие значения пьезомодуля d) в интервале т-р от — 18 до - - 24 С ( 14 достигает наибольшего значения — 0,8-10 м/в). Осн. [c.267]

Кристаллы сегнетовой соли обнаруживают резко выраженный пьезоэлектрический эффект — появление электрических зарядов на поверхности кристалла при его деформации или возникновение деформации в кристалле при помещении его в электрическом поле [c.182]

Между основными воздействиями и эффектами существуют не только указанные связи. Механическое напряжение ст может также вызвать электризацию кристалла вследствие пьезоэлектрического эффекта (отрезок 7 на схеме) или н<е изменить энтропию из-за пьезокалорического эффекта, т. 6. нагревания, вь званного механическим воздействием (отрезок 8 на схеме). Электрическое поле может создать деформацию кристалла при обратном пьезоэлектрическом эффекте (линия 9) или вызвать изменение температуры из-за описанного в 39 электрокалорического эффекта (линия 10). Наконец, нагревание или охлаждение может привести к механической деформации из-за теплового расширения 11) или к появлению электрической поляризации вследствие пироэлектрического эффекта 12). [c.293]

Источниками звуковых и ультразвуковых колебаний являются излучатели или вибраторы механические эксцентриковые, электромеханические, гидродинамические, магнитострикцион-ные и пьезоэлектрические. В процессах защиты металлов от нор-розии наиболее распространены электромеханические излучатели, которые разделяются на три типа электродинамические, работающие в пределах до 30 кгц, матнитострикционные — от 5 до 150 кгц и пьезоэлектрические — от 100 кгц и выще. При сравнительно низких частотах ультразвуковых колебаний (до 100 кгц), применяемых обычно при очистке поверхности изделий и в ряде других пр оцессш обработки металлов, наиболее пригодны магнитострикционные вибраторы. Явление магнитострик-ции заключается в изменении линейных размеров некоторых материалов в магнитном поле. При намагничивании, например, стержень, изготовленный -из такого материала, укорачивается или, что реже, удлиняется независимо от направления поля. Так, цилиндр из нержавеющей стали уменьшает свою длину в сильном магнитном поле (магнитострикция), а пластина, вырезанная из кристалла кварца, изменяет свои размеры в электрическом поле (пьезоэлектрический эффект). Таким образом, стержень из магнитострикционного материала в переменном магнитном поле испытывает наибольщую деформацию два раза за период изменения поля. С целью снижения потерь на вихре- [c.105]

Пьезоэлектрический эффект связан с появлением электрических зарядов при механической деформации кристалла. Он присущ кристаллам с низкой симметрией, классическими образцами которых считают кварц и сегнетову соль. Кристаллы, у которых изменение поляризации с температурой можно определить, измеряя количество электрических зарядов, прошедших в замкнутой цепи за время изменения температуры, называются пироэлектриками. Сегнетоэлек-триками можно считать пироэлектрики, у которых спонтанная поляризация изменяет направление при изменении полярности приложенного внешнего электрического поля. Ими часто являются и пье-зоэлектрики [2, с. 523]. [c.25]

Пьезоэлектрический эффект проявляется как у полярных (полп-метилметакрилат, поливинилхлорид), так и у неполярных (полистирол, полипропилен, полиэтилен) полимеров [101]. В результате воздействия механического поля (сжатия) на эти полимеры одновременно с механической ориентацией происходит и электрическая поляризация, типа электретной, в направлении, перпендикулярном плоскости деформации. Максимальная плотность заряда в этом случав составляла 40 мкКл/м . Пьезоэлектрический эффект обнаружен при поперечном сжатии шерстяных волокон [95]. [c.26]

Опыты показали, что величина заряда не зависит от природы той поверхности, которая применяется при сжатии образца. Таким образом, электроэластический эффект не связан с трением на поверхности, а служит выражением тех структурных изменений, которые наблюдаются при деформациях каучука. Ориентация элементов1 структуры, вызываемая действием деформирующей силы, приводит к диэлектрической поляризации материала и тем самым к возникновению зарядов на поверхности. При определенных степенях деформации в каучуке возникает кристаллическая фаза, — это еще в большей степени способствует развитию описанньвх явлений, относящихся к кругу пьезоэлектрических процессов. [c.182]

Взаимодействие внешнего поля с дипольными моментами пьезоэлектрических кристаллов приводит к перемещению ионов в них, т. е. к деформации. Явление деформации кристаллов под деГствием электрического поля называется обратным пьезоэлектрическим эффектом. [c.131]