3 (187)

219

Rys. 4.28-1. Podział dielektryków o specjalnych własnościach

4.29. Piezoelektryki są dielektrykami wykazującymi zjawisko piezoelektryczne,

polegające na powstawaniu pola elektrycznego pod wpływem wytworzonych w dielektryku naprężeń mechanicznych. Chociaż zjawisko piezoelektryczne występuje w mniejszym lub większym stopniu w wielu kryształach, to w technice terminem „piezoelektryki” określa się materiały, w których zjawisko to występuje w stopniu nadającym się do praktycznego wykorzystania.

Przy poddawaniu pewnych kryształów działaniu sił ściskających lub rozciągających w określonych kierunkach pojawiają się na powierzchniach tych kryształów ładunki elektryczne. Przyczyną są powstające zniekształcenia siatki krystalicznej przez siły zewnętrzne. Kryształ (rys. 4.29-1) w stanie normalnym tworzy system elektrycznie neutralny — oddziaływania ładunków elektrycznych różnych znaków, zlokalizowanych w węzłach siatki krystalicznej, znoszą się. Gdy kryształ poddany zostanie odpowiednio skierowanej sile, węzły sieci ulegają przesunięciu i neutralna struktura kryształu zostanie zakłócona.

t

Rys. 4,29-1. Mechanizm powstawania zjawiska piezoelektrycznego: 1 — struktura krystaliczna nieodkształcona, 2 — struktura krystaliczna zdeformowana przyłożeniem siły F

Energia wydatkowana na odkształcenie kryształu zostaje zmagazynowana w nim częściowo w postaci energii mechanicznej (analogia: napięta sprężyna), częściowo w postaci energii elektrycznej (analogia: naładowany kondensator).

Obok kwarcu, własności piezoelektryczne wykazuje wiele innych materiałów, jak: topaz, tur-maiin, blenda cynkowa, tytanian baru itd.

Istnieje również odwrotny efekt piezoelektryczny, polegający na powstawaniu naprężeń mechanicznych w krysztale, pociągających za sobą zmiany jego wymiarów, w takt zmian przyłożonego do powierzchni kryształu napięcia. Za pomocą