Нерівнозначність цих ребер видна з того, що до країв одного з них примикають маленькі грані, позначені на малюнку буквами a і b, тоді як у країв іншого ребра таких граней немає. Четверта вісь є віссю симетрії третього порядку. Її називають оптичною віссю, так як поворот кристала навколо цієї осі на будь-який кут не робить ніякого впливу на поширення світла в кристалі. При механічних впливах на кристал кварцу на кінцях полярної осі з'являються протилежні електричні заряди.
При температурі до 200 ° С п'єзоелектричні властивості кварцу практично не залежать від температури. З подальшим підвищенням температури п'єзоелектричний ефект повільно убуває. При 576 ° С-кварц зазнає фазове перетворення і переходить в -модифікацію. Кристали -кварца ставляться до гексагональної системі, тому п'єзоелектричні явища в них не спостерігаються. При зворотному зниженні температури первісна структура кварцу відновлюється, причому це відновлення відбувається при температурі, дещо нижчою, ніж вихідна (гістерезис).
П'єзоелектричні властивості кварцу широко використовуються в техніці для стабілізації і фільтрації радіочастот, генерування ультразвукових коливань і для вимірювання механічних величин (пьезометров).
П'єзоелектричні перетворювачі
П'єзоелектрики є оборотними електромеханічними перетворювачами, т. е. здатні перетворювати механічну енергію в електричну і, навпаки, електричну енергію в механічну. Перетворювачі, засновані на використанні прямого п'єзоефекту, називають перетворювачами-генераторами; вони мають механічний вхід і електричний вихід. Перетворювачі, засновані на використанні зворотного п'єзоефекту, називають перетворюваллями-двигунами; вони мають електричний вхід і механічні виходи. Відомо безліч п'єзоелектричних пристроїв, заснованих на використанні як прямого, так і зворотного ефектів. Прямий ефект використовується, наприклад, в мікрофонах, звукознімачах, датчиках механічних сил, переміщень і прискорень, побутових запальничках для газу та ін. Зворотний ефект послужив основою для створення телефонів, гучномовців, ультразвукових випромінювачів, реле, двигунів і т. П.
Відомі й знайшли практичне застосування п'єзоелектричні перетворювачі - п'єзоелектричні трансформатори (скорочено пьезотрансформатори). Схематично пристрій пьезотрансформатора зображено на малюнку, що пояснює, що він являє собою п'єзоелектричний перетворювач у вигляді чотириполюсника, що має тільки електричні вхід і вихід.
Дія пьезотрансформатора засноване на використанні як прямого, так і зворотного п'єзоефектів. Електрична напруга, прикладена до вхідним електродів пьезотрансформатора, в результаті зворотного п'єзоефекту викликає деформацію всього обсягу пьезоелектрика і на вихідних електродах виникає електричне (вторинне) напруга як наслідок прямого п'єзоефекту. У пьезотрансформаторе відбувається як би подвійне перетворення енергії - електричної в механічну, а потім механічної в електричну. Як і електромагнітний трансформатор, пьезотрансформатор використовують для перетворення електричної напруги. Підбором розмірів електродів і їх розташування можна отримувати різні значення коефіцієнта трансформації. Пьезотрансформатори зазвичай використовують у резонансному режимі, при якому досягаються більші значення коефіцієнта трансформації (порядку декількох сотень). Пьезотрансформатори використовують у високовольтних джерелах вторинного електроживлення.
Піроелектріки
Піроелектріки - кристалічні діелектрики, що володіють спонтанною (мимовільної) поляризацією, т. е. поляризацією у відсутності зовнішніх впливів. Зазвичай спонтанна поляризація піроелектриків не помітна, оскільки електричне поле, створюване нею, компенсується полем вільних електричних зарядів, які «натекает» на поверхню піроелектрика з його об'єму і з навколишнього повітря. При зміні температури величина спонтанної поляризації змінюється, що викликає появу електричного поля, яке можна спостерігати, поки вільні заряди не встигнуть його компенсувати. Це явище називається піроелектричні ефектом
Типовий піроелектрик - турмалін. У ньому при зміні температури на 1 ° С виникає поле Е ~ 400 в/см. Зміна спонтанної поляризації і поява електричного поля в Піроелектріки може відбуватися не тільки при зміні температури, але і при деформуванні П. Т.ч., все П. - п'єзоелектрики, але не навпаки.
Існування спонтанної поляризації, т. е. розбіжність центрів тяжіння позитивних і негативних зарядів, обумовлено досить низькою симетрією кристалів.
Особливою групою піроелектриків є сегнетоелектрики. Якщо нагрівати сегнетоелектрик, то при певній температурі спонтанна поляризація в ньому зникне і кристал переходить в непіроелектріческое стан (фазовий перехід). В області температур, б...
