73879

Обратный пьезоелектрический эффект

Доклад

Физика

Пъезоэффект возникает только в 20 кристаллах из 32 возможных каждый из которых отличается своей группой симметрии. Эти группы включают в себя элементы симметрии – оси после поворота кристалла на определенный угол новое его положение точно совпадает с выходным плоскости зеркально отображает все элементы кристалла по обе ее стороны и центры симметрии. Используется в современной технике – это структура что характеризируется осью симметрии бесконечного порядка и плоскостью m проходящую через эту ось. Полярнаю ось симметрии направлена по...

Русский

2014-12-21

32.86 KB

0 чел.

Обратный пьезоелектрический эффект

Электрическое напряжение приложенное к любому диэлектрику сопровождается его деформацией, поскольку в процессе электрической поляризации идет смещение зщаряженых частиц. Поэтому во всех диелектриках наблюдается квадратический электромеханический эффект или електрострикция, которая обычно очень мала. Но в некоторых твердых диэлектриках (кристаллы с нецентросимметричной структурой) наблюдается большой линейный электромеханический эффект который являет собой обратный пьезоэлектрический эффект.


Где
i=1, 2, 3… 6; n=1, 2, 3 соответственно матричным обозначениям. Пъезоэффект возникает только в 20 кристаллах из 32 возможных, каждый из которых отличается своей группой симметрии. Эти группы включают в себя элементы симметрии – оси (после поворота кристалла на определенный угол новое его положение точно совпадает с выходным), плоскости (зеркально отображает все элементы кристалла по обе ее стороны) и центры симметрии.

Легко видеть, что необходимость существования обратного пьезоэффекта следует из закона сохранения энергии и факта существования прямого эффекта. Рассмотрим пьезоэлектрическую пластинку и предположим, что мы сжимаем ее внешними
силами F.
 Если бы пьезоэффекта не было, то работа внешних сил равнялась бы    потенциальной энергии упруго деформированной пластинки. При наличии пьезоэффекта на пластинке появляются заряды и возникает электрическое поле, которое заключает в себе дополнительную энергию. По закону сохранения энергии отсюда следует, что при сжатии пьезоэлектрической пластинки совершается большая работа, а значит, в ней возникают дополнительные силы F1, противодействующие сжатию. Это и есть силы обратного пьезоэффекта. Из приведенных рассуждений вытекает связь между знаками обоих эффектов. Если в обоих случаях знаки зарядов на гранях одинаковы, то знаки деформаций различны. Если при сжатии пластинки на гранях появляются заряды, указанные на рис., то при создании такой же поляризации внешним полем пластинка будет растягиваться. Связь прямого и обратного пьезоэлектрических эффектов. Обратный ьезоэлектрический эффект имеет внешнее сходство с электрострикцией. Однако оба эти явления различны. Пьезоэффект зависит от направления поля и при изменении направ-ления последнего на противоположное изменяет знак. Электрострикция же не зависит от направления поля. Электрострикция имеет место во всех
диэлектриках как твердых, так и жидких.

Поляризированная пьезоелектрическая керамика. Используется в современной технике – это структура, что характеризируется осью симметрии бесконечного порядка и плоскостью m проходящую через эту ось. Полярнаю ось симметрии направлена по направлению приложенного электрического поля в случае “штучной” поляризации. Уравнение  который выражает обратный пьезоефект для механически свободного и незамкнутого кристалла являет собой только один с возможных описаний линейной элекромеханического взаимодействия в нецентро симметрических кристаллах и текстурах. С учетом различных граничных условий обратный пьезоэффекут можна описать 4мя уравнениями.      , где , - коэффициенты использующиеся в определениях для описывания прямого пьезоэфекта. Эти уравнения можно записать в виде пьезоелектрического квадрата.  СМАТРИ В СЕРЕДИНКУ