圧電結晶はどのように機能しますか？

水晶などの特定の結晶は圧電性です。 つまり、圧縮または打撃されると、電荷が発生します。 逆の方法でも機能します。圧電結晶に電流を流すと、結晶の形状がわずかに変化します。 この特性により、圧電結晶は多くの用途で役立ちます。

圧電性の最も重要な用途の1つは、クォーツ時計とタイマーです。 水晶の結晶は、そのサイズに応じて、特定の速度で振動します。 結晶が前後に振動すると、電気パルスが発生します。 クォーツ時計は、時間を保つために正確なサイズにカットされた小さなクリスタルを使用しています。 発振器と呼ばれる回路は、そのパルスに電気を加えることによって水晶振動子を振動させ続けます。 時計は水晶が作るパルスの数を数え、それを秒、分、時間を測定するための基礎として使用します。

圧電デバイスは、音のキャプチャと生成の両方に使用できます。 圧電ピックアップは、フォークギターやその他のアコースティック楽器に一般的に使用されています。 ピエゾピックアップは、2本のワイヤーに接続された圧電材料のストリップです。 ピックアップは楽器に取り付けられています。 楽器を演奏すると、音が振動します。 これらの振動により、ピエゾピックアップに電流が発生し、音声として録音または増幅することができます。

ピエゾスピーカーは逆の方法で動作します。 電気は圧電材料のシートに流れ込み、前後に曲がります。 これにより、空気中に圧力波が発生し、音として聞こえます。

圧電性の最も目に見える用途の1つは、ピエゾライターです。 プッシュボタン付きのほとんどすべてのライターは、圧電性を利用しています。 ボタンを押すと、小さなバネ式のハンマーがピエゾクリスタルの表面から浮き上がります。 ハンマーが上に達すると、ガスがオンになると、ハンマーが解放されて結晶に当たります。 衝撃により、水晶の両端に大きな電圧が発生し、2本のワイヤーに流れ込みます。 この電圧は、ワイヤー間に火花を発生させるのに十分な高さであり、ガスに点火します。 ピエゾイグナイターは現在、ほとんどのガス炉やストーブでも使用されています。