tgoop.com/stolbov_study/121
Last Update:
Что заставляет зажигалку получать искру?
Сегодня поговорим о таком явлении, как пьезоэлектрический эффект. С ним встречался в жизни каждый, когда щёлкал зажигалку или включал газовую плиту искрой. Никогда не задумывались, откуда эта искра берется без электричества?
Пьезоэлектрический эффект - это возникновение электрического напряжения в твердом теле при его деформации. И это твердое тело, обычно, не является проводником. Обычно это диэлектрики со сложной кристаллической решеткой, например, титанат бария (BaTiO3). Как же так получается?
Все мы знаем из школьного курса физики, как ведёт себя диэлектрик в электрическом поле. Если не знаете - скажу - он поляризуется. Т.е. он делится на области, у которых есть с одной стороны положительный, а с другой - отрицательный заряд. Они называются диполями. И в электрическом поле эти диполи поворачиваются параллельно ему. Что-то похожее происходит в пьезоэлектрике при его деформации.
Кристаллическая решетка пьезоэлектрика состоит из положительных и отрицательных частиц - ионов, расположенных в определенных местах (в узлах решетки или между ними). Такая решетка, как правило, не имеет центра симметрии, однако расстояние между разноименными зарядами таково, что в целом кристалл остаётся нейтральным. Если эту решетку начать деформировать (растягивать или сжимать) в каком-то из направлений, то расстояние между одними ионами увеличится, а между другими - уменьшится. Произойдет нарушение симметрии зарядов, таким образом в одном месте кристалла возникнет избыток положительных, а в другом - избыток отрицательных зарядов. То есть одна часть станет положительно, а другая - отрицательно заряженной, а между сторонами кристалла возникнет разность потенциалов, т.е. электрическое напряжение.
В пьезозажигалке при нажатии на кнопку происходит удар по пьезоэлементу, который кратковременно деформируется, и возникшее на долю секунды напряжение в нем, выдает искру. Ну а при воздействии горящего газа и кислорода мы получаем пламя. Вот так все просто.
Пьезоэффект нашел себе применение во многих отраслях, помимо зажигалок, везде, где используется преобразование механической энергии в электрическую и наоборот. Ведь обратный пьезоэффект также существует, когда при приложении напряжения к кристаллу, он изменяет свою форму. В основном по прямому пьезоэффекту работают различные датчики, где нужно измерять какую-то механическую силу, в микрофонах, звукоснимателях, и т.д. Обратный пьезоэффект используется в различных излучателей акустических волн, в том числе ультразвуковых. Даже обычный испаритель воздуха работает на основе этого явления (как, кстати?).
В нашей работе есть направление метода акустической эмиссии. Это когда мы подсоединяем к металлу пьезодатчик и смотрим, как он реагирует на различные процессы, происходящие в металле, ведь металл лучше всего проводит звуковые волны. Так можно с помощью этого метода слышать, распространение хрупкой трещины до того, как ее становится видно.
Вот такое вот полезное открытие совершили братья Кюри в свое время.
STOLBOV STUDY
BY STOLBOV STUDY | ФИЗИКА для взрослых и детей
Share with your friend now:
tgoop.com/stolbov_study/121