Пьезоэлектрический эффект, влияние

Некоторые кристаллы способны непосредственно превращать механическую или тепловую энергию в электрическую. Такое свойство присуще кристаллам-диэлектрикам, в которых имеются полярные направления. Так, при сжатии кристалла кварца в направлении, перпендикулярном к з, на его ребрах,, там где выходят /-2. возникают электрические заряды. Один конец Ьг приобретает положительный заряд, второй — отрицательный, так что эта ось является полярной. При растяжении заряды на ее концах меняются знаками. Это явление получило название пьезоэлектричество. Пьезоэлектрический эффект обратимый если менять электрические заряды на полярной оси 2, то кристалл кварца будет увеличиваться и уменьшаться в объеме. Специально вырезанная пластинка из него под влиянием электрических зарядов будет возбуждаться и колебаться, как струна, являясь одним из самых устойчивых резонаторов. Период колебания пластинки зависит от ее свойств (качества материала, размеров, направления среза), но не зависит от периода колебания возбудителя. Возникшие при механических колебаниях на пластинке электрические заряды можно снять. Все это широко используется в конструкциях ультразвуковых генераторов и стабилизаторов частот. [c.121]

По А. В. Шубникову [223] прямой пьезоэлектрический эффект состоит в появлении электрических зарядов на поверхности диэлектрика и электрической поляризации внутри него под влиянием механических напряжений F или деформаций б . За меру эффекта принимают [c.142]

Коэффициенты электро-и магнитострикции Квадратичный пьезоэлектрический эффект. влияние электрического поля на упругие константы [c.141]

Кроме перечисленных параметров, целый ряд важных физических свойств кристалла описывается макроскопическими переменными, к которым относятся компоненты вектора поляризации или намагниченности кристалла, компоненты тензора деформации и т д. Измерение этих величин составляет основу различных экспериментальных методик исследования фазовых переходов в кристаллах. Последнее обстоятельство и определяет всю важность изучения поведения макроскопических переменных в окрестности фазового перехода. Помимо этих традиционных характеристик, в последние годы широко обсуждаются и исследуются экспериментально макроскопические свойства, описываемые тензорами высших рангов. Например, пьезомагнитные и пьезоэлектрические свойства описьшаются компонентами тензора третьего ранга, упругие постоянные, а также электро-и магнитострикционные постоянные описьшаются компонентами тензора четвертого ранга, квадратичный пьезоэлектрический эффект, влияние электрического поля на упругие константы, квадратичные коэффициенты упругости и тд. описьшаются компонентами тензора пятого ранга. [c.139]

По Шубникову [152], прямой пьезоэлектрический эффект состоит в появлении электрических зарядов на поверхности диэлектрика и электрической поляризации внутри его под влиянием механических напряжений Р или деформаций б . За меру эффекта принимают значение вектора интенсивности поляризации Р. Как известно, вектор поляризации численно равен поверхностной плотности зарядов. В теории пьезоэлектричества [153] принимается существование линейной зависимости между компонентами векторов поляризации и механических напряжений Р и Р, Р = (1Р. В общем виде [c.107]

У пьезоэлектрической пластины поперечные волны в направлении оси X в жидкостях и при жидком акустическом контакте с твердым телом не передаются. Следовательно, она может излучать только одни продольные волны. Тем ие менее, пластина ведет себя не строго как поршневой излучатель, что обусловлено краевым эффектом изменение толщины пластины, строго говоря, определяется не самим приложенным электрическим напряжением, а напряженностью электрического поля, созданного им. Между тем эта напряженность ввиду выпучивания силовых линий на краю меньше, чем в середине пластины. Влияние уменьшенного излучения от краев на форму звукового поля описано в разделе 4.8. [c.142]

Заметная электризация материалов может происходить под влиянием вибраций, шумов и других воздействий, сопровождающихся появлением в материале механических волн [102]. Сущность акусто-электрического эффекта заключается в том, что прохождение упругих волн (звуковых, ультразвуковых) через вещество сопровождается появлением в нем разности электрических потенциалов вследствие увеличения числа элементарных носителей заряда (например, электронов). В алюминии (р = 2,8-10 Ом-м) разность потенциалов очень мала, меньше 10 2 в даже при интенсивности акустических волн 10 кВт/м2, а для ацетилцеллюлозы (р = 10 Ом-м) она достигает уже 10 В. Для натурального каучука и полистирола (ро = 10 и 10 Ом- м соответственно) верхний предел разности потенциалов достигает 10 ч- Ю В при интенсивности волн всего 0,1 Вт/м2 и 10 10 В при 10 кВт/м . Т. е. опасные потенциалы могут возникать в диэлектриках с большим электросопротивлением при воздействии шума или вибраций без каких-либо операций над ними. В работе [103] также показана возможность пьезоэлектрического заряжения пластмасс под действием ультразвуковых волн. [c.26]

Последние наблюдения позволяют перейти к рассуждениям о молекулярном строении таких доменов. Поскольку ранее достаточно подробно описывались магнитные домены в растворах ПБА, проявляющиеся под влиянием магнитного поля, а в настоящем разделе указывалось на возможность пьезоэлектрических и магнитных эффектов в жидких кристаллах, попытаемся объяснить образование доменов в механическом поле упорядочением дипольных моментов молекул под воздействием упругой деформации. [c.195]

Пьезоэлектрические датчики основаны на принципе пьезоэлектрического эффекта, который заключается в том, что на некоторых кристаллах (кварц, турмалин, сегнетовая соль, титанат бария и др.) возникают электрические заряды при сжатии или растяжении. При этом получают так называемый прямой пьезоэффект в отличие от обратного пьезоэффекта, вызываемого изменением размеров кристалла под влиянием приложенного заряда. [c.84]

Пьезоэлектрические преобразователи занимают центральное место в большинстве акустических методов. Пьезоэлектричество было открыто братьями Кюри в 1880 г. Это явление связано с генерацией электрических диполей в природных анизотропных кристаллах, подвергаемых механическому напряжению [26]. В таких материалах обнаруживается также обратный эффект, а именно изменение размеров под влиянием электрического поля. Некоторые пьезоэлектрики являются и пироэлектриками, поляризация в которых обуславливается поглощением тепла [12]. Все материалы, проявляющие способность к пьезоэлектричеству, анизотропны, т. е. их кристаллические структуры не имеют центров симметрии. Все такие кристаллы относятся к одной из 32 точечных групп симметрии (кристаллографических классов). Из этих 32 классов 20 проявляют пьезоэлектрические, в том числе десять - пироэлектрические свойства. Из распространенных в природе кристаллов лишь немногие (например, кварц, турмалин, гегнетова соль) являются пьезоэлектриками [12]. На практике чаще всего применяют искусственные керамические пьезоэлектрики [83]. Однако в последнее время все 5ольше используют полимерные пьезоэлектрики [52]. Поскольку полимеры обычно не удается получить в виде монокристаллов нужного размера, в таких материалах пьезоэлектрические эффекты наблюдаются в состоянии, когда все молекулы ориен-гированы вдоль одной оси. Различным состояниям ориентации соответствуют четыре гипа симметрии [34]. Некоторые анизотропные биологические структуры (например, ЦНК, белки) также можно рассматривать как пьезо- и пироэлектрики [33, 34], что может оказаться важным в исследованиях, связанных с молекулярными биосенсорами. [c.441]

Итак, пьезоэлектрическими свойствами не могут обладать кристаллы, принадлежащие к классам центральным и планаксиальным, а также к классу 432 кубической сингонии. Пьезоэлектрический эффект может наблюдаться у диэлектрических кристаллов, принадлежащих к одному из 20 остальных классов. Как видно из табл. 39, влияние симметрии существенно упрощает матрицы пьезоэлектрических модулей одни из общего числа [c.259]

Для получения частот ультразвуковых колебаний свыше 100 тыс. и до 50 млн. гц используется пьезоэлектрический эффект, основанный на способности некоторых тел (кристаллов кварца, сегнетовой соли, титаната бария и др.) деформироваться под влиянием действующего на них электрического поля. [c.32]

Для определения средней скорости частиц дисперсной фазы в таких случаях более пригоден пьезометрический метод, осно1ванный на использовании прямого пьезоэффекта. Он заключается в том, что под действием ударов, производимых частицами дисперсного материала, происходит механическая деформация пьезоэлемента, которая приводит к появлению электрических зарядов на его электродах. В основе пьезоэлектрического эффекта лел<.ит так называемое явление смещения состояний электрических и механических равновесий диэлектрического кристалла под влиянием внешних (в данном случае механических) воздействий. Пьезоэлемент обладает высокой чувствительностью и может измерять силовые воздействия в широком диапазоне. Пьезометрический датчик практически безынерционен. Поскольку движущиеся частицы дисперсной фазы при ударе о пьезоэлемент передают ему некоторое су.ммарное количество движения, с помощью такого датчика можно измерить усредненную скорость частиц, если их масса известна. [c.145]

Пьезометрический метод, основанный на пьезоэлектрическом эффекте, применяют для измерения локальных давлений. В зонде, разработанном во Фрайбергской горной академии ГДР, чувствительным элементом является керамическая пластинка, на которую нанесен слой пьезолана. При пьезометрическом методе измерения турбулентности возникают трудности, обусловленные влиянием собственных колебаний зонда. Встречное включение второго датчика позволяет в значительной степени компенсировать эту помеху. Определение спектра турбулентных пульсаций жидкости основано на соотношении [c.155]

Пьезоэлектрические свойства характеризовались константой г, определяемой по изменению поляризации при деформации ДР= = — (1—T])aioS она равна i = — (1—т])аю. В ходе эксперимента принимали меры для предотвращения влияния трибоэлектричества и термоэлектричества на измеряемый эффект. [c.126]

В настоящее время описано большое множество эффектов взаимного влияния разнородных физических явлений. Вспомним органическую связь, существуюн1ую между термической и механической степенями свободы в газе. Хорошо известны также термоэлектрические, термомагнитные, электромагнитные, пьезоэлектрические и многие другие эффекты. Благодаря большим значениям коэффициентов взаимности все эти эффекты легко бросались в глаза и были обнаружены в опытах задолго до того, как появилось третье начало ОТ. Однако без третьего начала было практически невозможно понять истинную физическую природу наблюдаемых эффектов. Теперь должно быть ясно, что все эффекты взаимного влияния суть не что иное, как результат проявления всеобщей связи явлений, определяемой третьим началом. Кстати, известные эффекты взаимного влияния хорошо подтверждают справедливость третьего начала. Но еще лучшие подтверждения можно найти в тех прогнозах, которые непосредственно вытекают из третьего начала. Третье начало позволяет предпринять системагический поиск новых эффектов, которые не были известны ранее и которые характеризуются, быть может, не столь броскими зна- [c.115]