Piezoelektryczność - wytwarzanie prądu

Piezoelektryczność to zjawisko generowania potencjału elektrycznego przez niektóre kryształy
poddawane mechanicznemu ściskaniu lub rozciąganiu. Zachodzi też efekt odwrotny: po
przyłożeniu napięcia kryształy te zmieniają swój kształt, czyli się odkształcają. Zjawisko to jest
więc odwracalne.
Wielkość potencjału wytworzonego na drodze piezoelektrycznej jest wprost proporcjonalna do
wielkości przyłożonej siły.

W kryształach własności piezoelektryczne występują pod dwoma podstawowymi warunkami:

•

w krysztale muszą występować liczne chemiczne wiązania jonowe,

•

wiązania te muszą mieć charakter anizotropowy(bezkierunkowy)

Właściwości piezoelektryków wykorzystuje się na wiele sposobów:

•

generowanie dźwięków (np. głośniki oparte na elementach piezoelektrycznych)

•

do wytwarzania iskry elektrycznej (np. w zapalniczkach)

•

detekcja drobnych drgań (np. w czujnikach sejsmicznych, alarmach samochodowych itp.)

•

rejestracja dźwięków (mikrofony oparte na elementach piezoelektrycznych)

•

płytki piezoelektryczne wycięte z kwarcu znajdują zastosowanie w aparaturze nadawczej do
stabilizowania częstości drgań jako rezonatory kwarcowe

Co dalej?

Jeśli chcemy zapoznać się bliżej ze zjawiskiem piezoelektryczności to musimy się zaopatrzyć w
element wykazujący te właściwości. Najprościej będzie zdobyć miniaturowy głośniczek
piezoelektryczny pochodzący z grającej pocztówki. Tak zwane blaszki piezo można też kupić w
sklepach z elementami elektronicznymi. Element ten wygląda następująco:

Jest to okrągła metalowa płytka, na którą naniesiono krążek wykonany z syntetycznego
piezokryształu. Na jego górną powierzchnię jest napylona cienka warstwa metalu tworząca jedną z
elektrod. Rolę drugiej pełni metalowa płytka. Po doprowadzeniu do elektrod zmiennego sygnału
elektrycznego piezoelektryk zaczyna odkształcać się w jego takt, co prowadzi do wytworzenia
dźwięku. Jest to podstawowa rola tego elementu.
Pamiętajmy, że zjawisko piezoelektryczne jest całkowicie odwracalne. Wyginając płytkę
powinniśmy zaobserwować wytworzenie na elektrodach napięcia. Podłączmy blaszkę piezo do
woltomierza. Możemy ustawić zakres 10V ponieważ uzyskane napięcia wcale nie są znikome.
Poniżej zobaczycie efekt.

Podczas wyginania płytki rzeczywiście powstaje napięcie o amplitudzie dobrych kilku woltów!
Zauważmy, że kierunek przepływu prądu zależy od kierunku odkształcenia płytki: kiedy wyginamy
płytkę naprzemiennie w obie strony to prąd także zmienia kierunek swojego przepływu.