PDA

توجه ! این یک نسخه آرشیو شده میباشد و در این حالت شما عکسی را مشاهده نمیکنید برای مشاهده کامل متن و عکسها بر روی لینک مقابل کلیک کنید : اثر پیزوالکتریک به زبان ساده



مسلم ترابی
2016/07/13, 15:52
اثر پیزوالکتریک به زبان ساده
تولید اختلاف پتانسیل الکتریکی در برخی بلورهای نارسانا مثل (کوارتز) تحت کشش یا فشار همان اثر پیزوالکتریک است. پلاریته پتانسیل دو وجه بلور در دو حالت تنش و کُرنش هم ارزند و هرچه میزان فشار کشش باشد، اختلاف پتانسیل تولید شده به صورت خطی بیشتر خواهد شد. اثر معکوس پیزوالکتریک نیز در این معنی، تغییر شکل بلور میزان الکتریکی بین دو وجه روبروی آنها می باشد.
لغت پیزوالکتریک یعنی الکتریسیته*ی ناشی از فشار که از لغت یونانی به معنای فشردن گرفته شده است. اثر پیزوالکتریک در کریستالها (بلورها)، برخی از سرامیک ها و اجسام زیستی مانند استخوان DNA و پروتئین ها روی می دهد. شرط ضروری برای پیزوالکتریک بودن یک کریستال، عدم وجود تقارن مرکزی در ساختار کریستالی است. ترکیبات سرب-زیرکنات-تیتانات PZT با ساختار پروسکایت، ZnO و کوارتز مثال هایی از مواد پیزوالکتریک هستند.
هنگامی که به بدن شما فشاری وارد می شود این فشار باعث تولید پالس الکتریکی و انتقال آن به مغز می شود. بنابراین شما آن را احساس می کنید. در استخوانها نیز این پدیده مشاهده می شود. مار ماهی نیز می تواند با ایجاد فشار بربدن خویش باعث تولید الکتریسیته ای شود که ولتاژ بالای آن بسیار خطرناک است.
در پیزو الکتریک انرژی ها به هم تبدیل می شوند، به همین خاطر می توانیم از آن به عنوان سنسور (حسگر) بسیار حساس استفاده کنیم. این ویژگی به آن*ها اجازه می*دهد به عنوان حسگرهای مکانیکی عمل کنند. به این علت که آن*ها در پاسخ به فشار مکانیکی جریان الکتریکی تولید می*کنند.
بنابراین انواع مختلفی از سنسورها به کمک این ویژگی ساخته شده اند که به عنوان نمونه به برخی از آنها اشاره می کنم:
اثر پیزوالکتریک به زبان ساده
1. حسگر ژیروسکوپ پیزوالکتریک: از این حسگر در تشخیص حرکات دست هنگام فیلمبرداری و عکس برداری توسط دوربین و سنجش سرعت زاویه ای و حرکات دورانی در هواپیماها و انواع سیستم های متحرک استفاده می شود.
2. حسگر شتاب سنج پیزوالکتریک: این حسگر می تواند پارامترهای مکانیکی مانند شتاب، نوسان و لرزش را ثبت کند. حتما شتاب سنج به کار رفته در موبایل را که باعث چرخش صفحه هنگام چرخش موبایل می شود دیده اید.
3. حسگر های صوتی پیزوالکتریک: از مواد پیزوالکتریک برای تولید و آشکارسازی امواج صوتی در هوا (در بلندگوها، میکروفون ها) یا در آب استفاده می *شود. در سونارها، ماهی یابها و عمق یابها از تأخیر زمانی بین تولید تپ صوتی در دریافت علامت باز تابیده برای اندازه گیری فاصله تا جسم استفاده می *کنند. این روش همچنین با استفاده از امواج فراصوتی با بسامدهای زیاد بیشتر از 20KHz در تصویرگیری پزشکی و بررسی غیر تخریبی مواد در تشخیص شکستگی ها و نقصهای داخلی نیز بکار می *رود (در این سنسورها تراکم و انبساطهای موج صوتی تبدیل به کمیت الکتریکی می شود).
اثر پیزوالکتریک به زبان ساده، قابلیت برخی از مواد و کریستال هاست برای تبدبل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی و تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی
تاریخچه اثر پیزوالکتریک
به سبب تلاشهای Jacques Curie و Pierre Curie در 1880 مفهوم پیزوالکتریک بوجود آمد. این فیزیکدانان کشف کردند که کریستال های مشخصی وجود دارند که وقتی که استرس یا کشش مکانیکی بر آنها اعمال می گردد بصورت الکتریکی قطبیده (پولاریزه) می شوند.
بنابر این تمام المان های مکانیکی نظیر استرس، کشش، تراکم (فشردگی) و کشیدگی می توانند ولتاژهایی را در کریستالهایی مشخص تولید کنند. این مقوله بوسیله Jacques و Pierre بنا نهاده شده که وقتی نیروی مکانیکی بر کریستالهایی نظیر tourmaline، topaz، quartz، Rochelle salt و Cane sugar اعمال می شود این نیرو منتهی به تولید بارهای الکتریکی متناوب بر وجه های مخالف آن می شود ومتعاقباً آن می تواند برای تولید ولتاژ الکتریکی استفاده شود.
درتصاویر زیرتولید برق به صورت اثرپیزوالکتریک نشان داده شده است.تصاویر فوق را می توانید در فایل پیوست زیر مشاهده یا دانلود نمایید.