壓電效應(yīng)的原理及分類(lèi)

壓電效應(yīng)的原理及分類(lèi)

發(fā)現(xiàn)它的存在：

壓電效應(yīng)最早是由?雅克·居里（Jacques Curie）和皮埃爾·居里（Pierre Curie）兄弟在1880年發(fā)現(xiàn)的。他們?cè)陔姎馐惺┮詨毫r(shí)發(fā)現(xiàn)了電性產(chǎn)生，并隨后系統(tǒng)地研究了施壓方向與電場(chǎng)強(qiáng)度間的關(guān)系。1881年，他們驗(yàn)證了逆壓電效應(yīng)，并得出了正逆壓電常數(shù)。1984年，德國(guó)物理學(xué)家沃德馬·沃伊特（德語(yǔ)：Woldemar Voigt），推論出只有無(wú)對(duì)稱(chēng)中心的20中點(diǎn)群的晶體才可能具有壓電效應(yīng)。

它的定義：

通俗的定義為：它是一種施加應(yīng)力能產(chǎn)生電荷，施加電場(chǎng)能產(chǎn)生尺寸上變

形的效應(yīng)，稱(chēng)為壓電效應(yīng)。

它的分類(lèi)：

可分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)；

正壓電效應(yīng)：對(duì)某種壓電材料施加一定的壓力時(shí)，它的內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)極化現(xiàn)象，即在材料相對(duì)的表面會(huì)出現(xiàn)相對(duì)的正負(fù)電荷，從而產(chǎn)生電位差，這樣材料就帶電了。當(dāng)外力去掉時(shí)，材料又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)。這種現(xiàn)象叫正壓電效應(yīng)。簡(jiǎn)單而言就是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的現(xiàn)象。

逆壓電效應(yīng)：對(duì)壓電材料施加電場(chǎng)時(shí)，材料發(fā)生形變。即電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的現(xiàn)象。

它的原理：

壓電效應(yīng)的原理是，如果對(duì)壓電材料施加壓力，它便會(huì)產(chǎn)生電位差（稱(chēng)之為正壓電效應(yīng)），反之施加電壓，則產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力（稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)）。如果壓力是一種高頻震動(dòng)，則產(chǎn)生的就是高頻電流。而高頻電信號(hào)加在壓電陶瓷上時(shí)，則產(chǎn)生高頻聲信號(hào)（機(jī)械震動(dòng)），這就是我們平常所說(shuō)的超聲波信號(hào)。也就是說(shuō)，壓電陶瓷具有機(jī)械能與電能之間的轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換的功能，這種相互對(duì)應(yīng)的關(guān)系確實(shí)非常有意思。

它的應(yīng)用：

壓電材料可以因機(jī)械變形產(chǎn)生電場(chǎng)，也可以因電場(chǎng)作用產(chǎn)生機(jī)械變形，這種固有的機(jī)-電耦合效應(yīng)使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。例如，壓電材料已被用來(lái)制作智能結(jié)構(gòu)，此類(lèi)結(jié)構(gòu)除具有自承載能力外，還具有自診斷性、自適應(yīng)性和自修復(fù)性等功能，在未來(lái)的飛行器設(shè)計(jì)中占有重要的地位。