Πώς λειτουργούν τα πιεζοηλεκτρικά κρύσταλλα;

Ορισμένοι κρύσταλλοι όπως ο χαλαζίας είναι πιεζοηλεκτρικοί. Αυτό σημαίνει ότι όταν συμπιέζονται ή χτυπηθούν, παράγουν ηλεκτρικό φορτίο. Λειτουργεί και με τον άλλο τρόπο: Εάν τρέχετε ηλεκτρικό ρεύμα μέσω πιεζοηλεκτρικού κρυστάλλου, ο κρύσταλλος αλλάζει ελαφρώς σχήμα. Αυτή η ιδιότητα καθιστά τα πιεζοηλεκτρικά κρύσταλλα χρήσιμα σε πολλές εφαρμογές.

Μία από τις πιο σημαντικές χρήσεις της πιεζοηλεκτρικής ενέργειας είναι στα ρολόγια και τα χρονόμετρα χαλαζία. Ένας κρύσταλλος χαλαζία θα δονείται με συγκεκριμένο ρυθμό, ανάλογα με το μέγεθός του. Καθώς ο κρύσταλλος δονείται μπρος-πίσω, παράγει ηλεκτρικούς παλμούς. Ένα ρολόι χαλαζία χρησιμοποιεί μια μικρή κρυστάλλινη κοπή σε ακριβές μέγεθος για να διατηρήσει το χρόνο. Ένα κύκλωμα που ονομάζεται ταλαντωτής κρατά τον κρύσταλλο χαλαζία δονείται προσθέτοντας ηλεκτρικό ρεύμα στους παλμούς του. Το ρολόι μετρά τον αριθμό των παλμών που κάνει ο κρύσταλλος χαλαζία και το χρησιμοποιεί ως βάση για τη μέτρηση δευτερολέπτων, λεπτών και ωρών.

Οι πιεζοηλεκτρικές συσκευές μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο για τη λήψη ήχου όσο και για την παραγωγή του. Οι πιεζοηλεκτρικές συλλογές χρησιμοποιούνται συνήθως για λαϊκές κιθάρες και άλλα ακουστικά όργανα. Μια πιεζοηλεκτρική παραλαβή είναι μια λωρίδα πιεζοηλεκτρικού υλικού που συνδέεται με δύο καλώδια. Η παραλαβή συνδέεται με το όργανο. Όταν παίζεται το όργανο, ο ήχος το κάνει να δονείται. Αυτές οι δονήσεις δημιουργούν ένα ηλεκτρικό ρεύμα στο piezo pickup, το οποίο μπορεί να ηχογραφηθεί ή να ενισχυθεί ως ήχος.

Ένα piezo ηχείο λειτουργεί με τον αντίθετο τρόπο. Η ηλεκτρική ενέργεια ρέει σε ένα φύλλο πιεζοηλεκτρικού υλικού, κάνοντάς το να κάμπτεται μπρος-πίσω. Αυτό δημιουργεί κύματα πίεσης στον αέρα, τα οποία ακούμε ως ήχο.

Μία από τις πιο ορατές εφαρμογές της πιεζοηλεκτρικής ενέργειας είναι η πιεζοελαφριά. Σχεδόν οποιοσδήποτε αναπτήρας με ένα μπουτόν τροφοδοτείται από piezoelectricity. Όταν πατάτε το κουμπί, κάνει ένα μικρό σφυρί με ελατήριο να ανεβαίνει από την επιφάνεια του πιεζοκρυστάλλου. Όταν το σφυρί φτάσει στην κορυφή, απελευθερώνει και χτυπά τον κρύσταλλο καθώς το αέριο είναι ενεργοποιημένο. Η πρόσκρουση δημιουργεί μια μεγάλη τάση κατά μήκος του κρυστάλλου, η οποία ρέει σε δύο καλώδια. Αυτή η τάση είναι αρκετά υψηλή για να προκαλέσει σπινθήρα μεταξύ των καλωδίων, η οποία ανάβει το αέριο. Οι αναφλεκτήρες Piezo χρησιμοποιούνται και στους περισσότερους κλιβάνους αερίου και σόμπες τώρα.