Все о геологии Геовикипедия 
wiki.web.ru 
   
 Все о геологии  Конференции: Календарь / Материалы  Каталог ссылок    Словарь       Форумы        В помощь студенту     Последние поступления
Статьяnstab-mainСтатья ОбсуждениеtalkОбсуждение Просмотр  

Пьезоэффект

Иллюстрация пьезоэффекта в кварце

Пьезоэлектрический эффект, описываемый тензором третьего ранга, — это совокупность явлений, прямо пропорционально связывающих механические напряжения (растяжения или сжатия), описываемые тензором второго ранга, с электрическим полем (поляризацией) — векторным свойством.
Величины возникших зарядов пропорциональны приложенной к кристаллу силе. Знак заряда при этом зависит от типа кристаллической структуры. Поскольку пьезоэлектрический эффект характеризуется полярным вектором и проявляется под воздействием центросимметричного (неполярного) тензора напряжений второго ранга, то это свойство возникает только в кристаллах, лишенных центра инверсии, т. е. имеющих полярные направления и принадлежащих к одному из 20 ацентричных классов симметрии. В кристаллах с симметрией 432, также без центра инверсии, полярных направлений нет (!), поэтому кристаллы с такой симметрией не могут быть пьезоэлектриками.

Кварц


Ярким примером проявления пьезоэлектрического свойства являются кристаллы кварца SiO2 (пространственная группа Р312) с одним неполярным направлением вдоль оси 3-го порядка, в структуре которых множество полярных направлений, три из которых параллельны трем осям 22. Вдоль этих осей 2-го порядка и наблюдается пъезоэффект, а сами направления называются электрическими осями. Структура кварца построена из кремнекислородных спиралей, закрученных вокруг осей 3-го порядка. Схематическая проекция одной из спиралей на плоскость (0001) структуры минерала показана на рисунке. Сжатие такой спирали вдоль одной из полярных осей 2-го порядка приводит к смещению атомов Si4+ и О2- с образованием электрических диполей и появлению разноименных зарядов на поверхностях, перпендикулярных направлению сжатия. Растяжение вдоль этого же направления приводит к смене знаков заряда. Если же кварцевую пластинку, вырезанную перпендикулярно оси 2-го порядка, поместить в переменное электрическое поле, то она начнет вибрировать — то сжиматься, то расширяться (за 1 сек. совершается до 105 колебаний), т. е. играть роль колебательного контура высокого качества.Благодаря этому свойству кварцевые пластины нашли широкое применение в радиоэлектронике в качестве стабилизаторов частот в радиоаппаратуре, для генерации и приема ультразвуковых волн и т. д.

Другие примеры

К настоящему времени изучены сотни веществ, кристаллы которых обладают пьезоэлектрическими свойствами. Кроме кварца и турмалина наиболее распространенными пьезоэлектриками являются кристаллы сегнетовой соли KNaC4H4O6 • 4Н2О, тертрата калия К3С4Н4О6 • 0,5Н2О, сульфата лития Li2SO4

Литература: Ю.К.Егоров-Тисменко "Кристаллография и кристаллохимия", КДУ, 2005, 590с.


Последнее изменение этой страницы: 20:43, 6 марта 2009.
К этой странице обращались 11 275 раз.
Rambler's Top100