инки вона заряджається до різниці потенціалів.
Для того щоб використовувати поляризаційні заряди, що з'являються на протилежних гранях кварцовою платівки при її деформації, ці грані постачають металевими обкладками. На таких обкладаннях індукуються заряди, рівні і протилежні за знаку поляризаційним, а в зовнішніх проводах, що сполучають обкладки, виникає електричний струм.
Значно сильніше, ніж у кварцу, п'єзоелектричні властивості виражені у кристалів сегнетовой солі. Завдяки цьому вона застосовується в багатьох п'єзоелектричних приладах. Однак сегнетова сіль дуже крихка і має низьку температуру плавлення (+63 В° С), що сильно обмежує можливості її практичного використання.
Вона зручна для демонстрації прямого п'єзоелектричного ефекту. Платівка сегнетовой солі злегка затискається між двома обкладинками з листової латуні (Мал. 5). <В
Обкладки з'єднані проводами з неоновим лампочкою. Остання являє собою скляний балончик, наповнений розрідженим неоном. Всередину балончика введені два металевих електрода. Коли різниця потенціалів між електродами перевершує певну величину (потенціал запалювання), в лампочці виникає газовий розряд, що супроводжується світінням неону. Якщо різко вдаряти гумовим молотком по платівці сегнетовой солі, то при кожному ударі з'являється короткочасна спалах неонової лампочки. Замість сегнетовой солі в описаній демонстрації можна користуватися платівкою з титанату барію.
4. Зворотний п'єзоелектричний ефект
У 1881 Липпман (1845-1921), виходячи з термодинамічних міркувань, передбачив зворотний п'єзоелектричний ефект, який в тому ж році і був виявлений братами Кюрі на кристалах кварцу. Зворотний п'єзоелектричний ефект полягає в тому, що при внесенні п'єзоелектричного кристала в електричне поле в кристалі виникають механічні напруги, під дією яких кристал деформується.
Припустимо, що кварцова платівка (див. рис. 4) внесена в електричне поле, спрямоване паралельно осі. Нехай вона в напрямках і підтримана також дії механічних натягів і відповідно. Якщо - обсяг платівки, то елементарна робота, яку треба затратити на її поляризацію при квазістатичному процесі, визначається виразом. Елементарна ж механічна робота, що здійснюються квазістатичного силами натягу при подовженні ребер і, буде. Застосуємо до розглянутого процесу термодинамічна співвідношення. Розділивши його на і позначивши через і значення питомої ентропії і внутрішньої енергії, отримаємо
,
Або
.
Ввівши функцію, перетворимо це співвідношення до виду
.
Так як вираз справа є повний диференціал функції, то має бути
,
.
або з урахуванням співвідношення (1)
,. (2). br/>
Ці формули і описують зворотний п'єзоелектричний ефект в кварці. У лінійному наближенні, у якому тільки й вірна излагаемая теорія, формули (2) записуються у вигляді
, (3).
. (4). br/>
де і - абсолютні збільшення розмірів пластинки при накладенні електричного поля, a - різниця потенціалів між гранню і гранню, їй протилежної (рис. 4).
Формула (3) виражає поздовжній зворотний п'єзоелектричний ефект, а формула (4) - поперечний. При накладенні електричного поля паралельно електричної осі змінюється товщина пластинки (поздовжній ефект) і се довжина (поперечний ефект). Якщо товщина збільшується, то довжина зменшується, і навпаки, причому відносні зміни цих розмірів за абсолютною величиною однакові, так що обсяг платівки залишається незмінним. Абсолютне значення не залежить від товщини пластинки, а тільки від прикладеної різниці потенціалів. При СГСЕ-од. з формули (3) знаходимо. Якщо, то поперечний ефект при тій же різниці потенціалів буде в 10 разів більше. Модуль Юнга (1773-1829) кварцу в напрямку електричної осі. При товщині пластинки в ній у разі поздовжнього ефекту в наведеному вище прикладі виникають натягу або тиску.
Термодинамічні міркування, викладені вище, проведені в припущенні, що температура залишається постійною. Тому п'єзоелектричний модуль може бути охарактеризований як ізотермічний модуль. Неважко бачити, як слід змінити ці міркування стосовно адиабатическим процесам. Формули (1), (3) і (4) залишаються вірними і для таких процесів. Тільки ізотермічний п'єзоелектричний модуль треба замінити адиабатическим. <В
5. Фізичний механізм зворотного п'єзоелектричного ефекту
Що стосується зв'язку між напрямками змін, що відбуваються в прямому і зворотному п'єзоелектричних ефектах, то тут застосуємо загальний принцип Лешательє , як в цьому неважко переконатися за допомогою формул (1), (3) і (4). Наприклад, при розтягуванні платівки вздовж осі (див. рис. 4) або стисненні вздовж осі на її нижньої поверхні, як ми бачили, збуджується по...
