Come funzionano i cristalli piezoelettrici?

Alcuni cristalli come il quarzo sono piezoelettrici. Ciò significa che quando vengono compressi o colpiti, generano una carica elettrica. Funziona anche nell'altro modo: se fai passare una corrente elettrica attraverso un cristallo piezoelettrico, il cristallo cambia leggermente forma. Questa proprietà rende i cristalli piezoelettrici utili in molte applicazioni.

Uno degli usi più importanti della piezoelettricità è negli orologi e nei timer al quarzo. Un cristallo di quarzo vibrerà ad una certa velocità, a seconda delle sue dimensioni. Mentre il cristallo vibra avanti e indietro, genera impulsi elettrici. Un orologio al quarzo utilizza un piccolo cristallo tagliato a una dimensione precisa per tenere il tempo. Un circuito chiamato oscillatore fa vibrare il cristallo di quarzo aggiungendo elettricità ai suoi impulsi. L'orologio conta il numero di impulsi che il cristallo di quarzo fa e lo usa come base per misurare secondi, minuti e ore.

I dispositivi piezoelettrici possono essere utilizzati sia per catturare il suono che per produrlo. I pickup piezoelettrici sono comunemente usati per chitarre folk e altri strumenti acustici. Un pickup piezo è una striscia di materiale piezoelettrico collegata a due fili. Il pickup è attaccato allo strumento. Quando lo strumento viene suonato, il suono lo fa vibrare. Queste vibrazioni creano una corrente elettrica nel pickup piezoelettrico, che può essere registrata o amplificata come suono.

Un altoparlante piezo funziona in modo opposto. L'elettricità scorre in un foglio di materiale piezoelettrico, facendolo piegare avanti e indietro. Questo crea onde di pressione nell'aria, che sentiamo come suono.

Una delle applicazioni più visibili della piezoelettricità è l'accendino piezoelettrico. Praticamente qualsiasi accendino con un pulsante è alimentato da piezoelettricità. Quando si preme il pulsante, un piccolo martello a molla si solleva dalla superficie del cristallo piezoelettrico. Quando il martello raggiunge la parte superiore, si rilascia e colpisce il cristallo mentre si accende il gas. L'impatto crea una grande tensione attraverso il cristallo, che scorre in due fili. Questa tensione è abbastanza alta da fare una scintilla tra i fili, che accende il gas. Gli accenditori piezoelettrici sono ora utilizzati anche sulla maggior parte dei forni e delle stufe a gas.