|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Пьезоэлектричество | Пьезоэлектричество (далее П) (от греч. piézo — давлю и электричество), явления возникновения поляризации диэлектрика под действием механических напряжений (прямой пьезоэлектрический эффект) и возникновения механических деформаций под действием электрического поля (обратный пьезоэлектрический эффект). Прямой и обратный пьезоэлектрический эффекты наблюдаются в одних и тех же — пьезоэлектриках. Первое подробное исследование пьезоэлектрических эффектов сделано в 1880 братьями Ж. и П Кюри на кварца. В дальнейшем пьезоэлектрические свойства были обнаружены более чем у 1500 веществ, из которых широко используются сегнетова соль, и др. (см. Пьезоэлектрические материалы).
Пьезоэлектрические свойства связаны с их структурой. Ими обладают все пироэлектрики (спонтанно поляризованные диэлектрики). При механической деформации пироэлектрика меняется величина его спонтанной поляризации, что и наблюдается как прямой пьезоэлектрический эффект. Пьезоэлектрические эффекты наблюдаются также в некоторых непироэлектриках (например, у кварца). Справедливо общее утверждение: обладающие центром симметрии, не могут быть пьезоэлектриками. Это объясняется тем, что при деформации центр симметрии сохраняется, а при наличии центра симметрии не может быть поляризации (рис. 1, 2). Наличие других элементов симметрии (оси, плоскости симметрии) может "запрещать" появление поляризации в определенных направлениях или при некоторых определенных деформациях (см. Симметрия кристаллов).
Количественными характеристиками П в данном является совокупность пьезоконстант и пьезомодулей — коэффициент пропорциональности между электрическими величинами (напряженность электрического поля Е, поляризация ) и механическими величинами (механические напряжения s, относительные деформации u). Например, = ds. Коэффициент d и есть одна из пьезоконстант. Т. к. произвольное механическое напряжение может быть представлено как совокупность 6 независимых напряжений, а вектор поляризации имеет 3 независимых компоненты, то в общем случае может быть 18 разных пьезоконстант d. Однако симметрия ограничивает число независимых и отличных от нуля пьезоконстант. Величина d зависит от условий опыта, а именно: она имеет одно значение d, если заряд на обкладках конденсатора (рис. 3) поддерживать равным нулю, и другое значение d", если обкладки конденсатора закорочены, т. е. Е = 0. Поэтому соотношение = ds целесообразно записывать, например, в виде: = d"s + cЕ. Величины d и d" связаны соотношением d`= de, где e — диэлектрическая проницаемость
Пьезоконстантами называются также коэффициенты r, g, h в соотношениях = ru + c`Е, u = "s + hP, u = "s + hE и т.п. Все пьезоконстанты d, r, g, h связаны друг с другом, так что при описании пьезоэлектрических свойств можно ограничиться только одной, например d. Характерная величина пьезоконстанты d в системе СГСЭ составляет для кварца 3×10—8. Существенно больших величин могут достигать пьезоконстанты сегнетоэлектриков, что связано с их высокой диэлектрической проницаемостью и доменной структурой, которая может перестраиваться при деформации.
Пьезоэлектрики широко применяют в технике, акустике, радиофизике и т.д. Их применение основано на преобразовании электрических сигналов в механические и наоборот. Пьезоэлектрики используются в резонаторах, входящих в состав генераторов (см. Кварцевый генератор), фильтров, различного рода преобразователей и датчиков.
Лит.: Кэдп У., П и его практическое применение, пер. с англ., М. , 1949; Мэзон У., Пьезоэлектрические и их применение в ультраакустике, пер. с англ. , М., 1952; Берлинкур (и др.), Пьезоэлектрические и пьезомагнитные материалы и их применение в преобразователях, в кн.: Физическая акустика, под ред. У. Мэзона, пер. с англ., т. 1, ч. А, М., 1966.
А. П Леванюк. Д. Г. Санников.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
|
|
Новости 22.12.2024 17:45:29
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
