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壓電效應的原理及分類

日期:2024-09-13瀏覽:667次

壓電效應的原理及分類

發現它的存在:

壓電效應最早是由?雅克·居里(Jacques Curie)和皮埃爾·居里(Pierre Curie)兄弟在1880年發現的。他們在電氣石中施以壓力時發現了電性產生,并隨后系統地研究了施壓方向與電場強度間的關系。1881年,他們驗證了逆壓電效應,并得出了正逆壓電常數。1984年,德國物理學家沃德馬·沃伊特(德語:Woldemar Voigt),推論出只有無對稱中心的20中點群的晶體才可能具有壓電效應。


它的定義:

通俗的定義為:它是一種施加應力能產生電荷,施加電場能產生尺寸上變

形的效應,稱為壓電效應。


它的分類:

可分為正壓電效應和逆壓電效應;

正壓電效應:對某種壓電材料施加一定的壓力時,它的內部會出現極化現象,即在材料相對的表面會出現相對的正負電荷,從而產生電位差,這樣材料就帶電了。當外力去掉時,材料又恢復到不帶電的狀態。這種現象叫正壓電效應。簡單而言就是機械能轉化為電能的現象。

逆壓電效應:對壓電材料施加電場時,材料發生形變。即電能轉化為機械能的現象。


它的原理:

壓電效應的原理是,如果對壓電材料施加壓力,它便會產生電位差(稱之為正壓電效應),反之施加電壓,則產生機械應力(稱為逆壓電效應)。如果壓力是一種高頻震動,則產生的就是高頻電流。而高頻電信號加在壓電陶瓷上時,則產生高頻聲信號(機械震動),這就是我們平常所說的超聲波信號。也就是說,壓電陶瓷具有機械能與電能之間的轉換和逆轉換的功能,這種相互對應的關系確實非常有意思。


它的應用:

壓電材料可以因機械變形產生電場,也可以因電場作用產生機械變形,這種固有的機-電耦合效應使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應用。例如,壓電材料已被用來制作智能結構,此類結構除具有自承載能力外,還具有自診斷性、自適應性和自修復性等功能,在未來的飛行器設計中占有重要的地位。




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