сутня, і тому в ньому можливий п'єзоелектричний ефект. В
Рис. 4. Елементарна комірка кристала хлористого цезію CsCl. p> Величина вектора поляризації Р (і пропорційна їй поверхнева щільність п'єзоелектричних зарядів про ') у певному інтервалі змін пропорційна величиною механічних деформацій. Позначимо через і деформацію одностороннього розтягування уздовж осі X:
u = Dd/d, (1)
де d - товщина пластинки, а Dd - її зміна при деформації. Тоді, наприклад, для поздовжнього ефекту маємо:
P = Px = bu (2)
Величина b називається п'єзоелектричним модулем. Знак b може бути як позитивним, так і негативним. Так як і безрозмірна величина, то b вимірюється в тих же одиницях, що і Р, тобто в Кл/м2. Величина поверхневої щільності п'єзоелектричних зарядів на гранях, перпендикулярних до осі X, дорівнює s '= Рх
Внаслідок виникнення п'єзоелектричної поляризації при деформації змінюється і електричне зміщення D всередині кристала. У цьому випадку в загальному визначенні зміщення під Р треба розуміти суму Рe + Pu, де Pe oбусловлено електричним полем, а Рu - деформацією. У загальному випадку напрямки Е, Pe і Рu не збігаються і вираз для D виходить складним. Однак для деяких напрямків, збігаються з осями високої симетрії, спрямування зазначених векторів виявляються однаковими. Тоді для величини зсуву можна написати:
D = e0eE + bu, (3)
де Е - напруженість електричного поля всередині кристала, а e - діелектрична проникність при постійної деформації. Співвідношення справедливо, наприклад, при деформації одностороннього розтягування (стиснення) уздовж однієї з електричних осей X. Воно є одним з двох основних співвідношень в теорії п'єзоелектрики (друге співвідношення наведено).
П'єзоелектричний ефект виникає не тільки при деформації одностороннього розтягування, а й при деформаціях зсуву.
П'єзоелектричні властивості спостерігаються, крім кварцу, у великої кількості інших кристалів. Набагато сильніше, ніж у кварцу, вони виражені у сегнетовой солі. Сильними п'єзоелектрик є кристали сполук елементів 2-й і 6-ї груп періодичної системи (СdS, ZnS), а також багатьох інших хімічних сполук. p> 2. Зворотний п'єзоелектричний ефект. p> Поряд з п'єзоелектричним ефектом є і зворотне йому явище: в п'єзоелектричних кристалах виникнення поляризації супроводжується механічними деформаціями. Тому, якщо на металеві обкладки, укріплені на кристалі, подати електричну напругу, то кристал під дією поля поляризується і деформується.
Легко бачити, що необхідність існування зворотного п'єзоефекту випливає з закону збереження енергії і факту існування прямого ефекту. Розглянемо п'єзоелектричну пластинку (рис. 5) і припустимо, що ми стискаємо її зовнішніми силами F. Якби пьезоеффекта не було, то робота зовнішніх сил дорівнювала б потенційної енергії пружно деформованої платівки. За наявності пьезоеффекта на платівці з'являю...
