ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
22
Прямой и обратный пьезоэффект линейны и описываются линейными зави-
симостями. Электрическая поляризация Р связана с механическим напряжением t
соотношением: P = d·t; коэффициент пропорциональности d называется пьезо-
электрическим модулем (пьезомодулем). Обратный пьезоэффект описывается за-
висимостью: r = d·E, где r
– деформация; Е – напряженность электрического поля.
Пьезомодуль d для прямого и обратного эффектов имеет одно и то же значение.
Выражения даны в упрощенной форме для уяснения качественной стороны
пьезоэффекта. В действительности пьезоэлектрические явления в кристаллах бо-
лее сложны, что обусловлено анизотропией их упругих и электрических свойств.
Рис. 2.7. Схематичные иллюстрации продольного
(а) и поперечного (б) пьезоэффекта
Пьезоэффект зависит не только
от величины механического или
электрического воздействия, но и
направления сил относительно кри-
сталлофических осей кристалла и
описывается несколькими пьезомо-
дулями, число которых зависит от
симметрии кристалла. Существуют
направления, для которых пьезоэф-
фект равен нулю. При совпадении
направлений поляризации и механического напряжения пьезоэффект называют
продольным, а при их взаимно перпендикулярном расположении
–
поперечным.
Деформации пьезоэлектрика, возникающие вследствие пьезоэффекта, весь-
ма незначительны по абсолютной величине. Например, кварцевая пластина тол-
щиной 1 мм под действием напряжения 100 В изменяет свою толщину всего на
2,3 х 10
-7
мм. Это объясняется очень высокой жесткостью пьезоэлектриков.
Из кристаллов пьезоэлементы вырезают определенным образом, соблюдая
ориентацию относительно осей кристалла. На практике применяют пьезоэлек-
трики различной формы: прямоугольные или круглые пластинки, цилиндры,
кольца. Пьезоэлемент помещают между металлическими обкладками или нано-
сят металлические пленки на противоположные грани пьезоэлемента. В резуль-
тате получается конденсатор с диэлектриком из пьезоэлектрика. Если к такому
пьезоэлементу подвести переменное напряжение, то пьезоэлемент за счет об-
ратного пьезоэффекта будет сжиматься и расширяться, т. е. совершать механи-
ческие колебания: энергия электрических колебаний превращается в энергию
механических колебаний с частотой, равной частоте приложенного переменно-
го напряжения. Так как пьезоэлемент обладает определенной частотой собст-
венных колебаний, то может наблюдаться явление резонанса. Наибольшая ам-
плитуда колебаний пьезоэлемента получается при совпадении частоты внешней
ЭДС с собственной частотой колебаний пластинки. Имеется несколько резо-
нансных частот, соответствующих различным типам колебаний пластинки.
Под воздействием внешней переменной механической силы на пьезоэле-
менте возникает переменное напряжение той же частоты. В этом случае меха-
ническая энергия преобразуется в электрическую и пьезоэлемент становится
генератором переменной ЭДС. Таким образом пьезоэлемент является колеба-
тельной системой, в которой могут происходить электромеханические колеба-
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- …
- следующая ›
- последняя »
