Hoe werken piëzo-elektrische kristallen?

Bepaalde kristallen zoals kwarts zijn piëzo-elektrisch. Dat betekent dat wanneer ze worden samengedrukt of geslagen, ze een elektrische lading genereren. Het werkt ook andersom: als je een elektrische stroom door een piëzo-elektrisch kristal laat lopen, verandert het kristal een beetje van vorm. Deze eigenschap maakt piëzo-elektrische kristallen bruikbaar in veel toepassingen.

Een van de belangrijkste toepassingen van piëzo-elektriciteit is in kwartsklokken en timers. Een kwartskristal trilt met een bepaalde snelheid, afhankelijk van de grootte. Terwijl het kristal heen en weer trilt, genereert het elektrische pulsen. Een kwartsklok gebruikt een klein kristal dat op een precieze maat is gesneden om de tijd bij te houden. Een circuit dat een oscillator wordt genoemd, houdt het kwartskristal in trilling door elektriciteit aan zijn pulsen toe te voegen. De klok telt het aantal pulsen dat het kwartskristal maakt en gebruikt dat als basis voor het meten van seconden, minuten en uren.

Piëzo-elektrische apparaten kunnen zowel worden gebruikt om geluid op te vangen als om het te produceren. Piëzo-elektrische pickups worden vaak gebruikt voor volksgitaren en andere akoestische instrumenten. Een piëzo-pickup is een strook piëzo-elektrisch materiaal dat is verbonden met twee draden. De pick-up is aan het instrument bevestigd. Wanneer het instrument wordt bespeeld, laat het geluid het trillen. Deze trillingen creëren een elektrische stroom in de piëzo-pickup, die kan worden opgenomen of versterkt als geluid.

Een piëzo-speaker werkt averechts. Elektriciteit stroomt in een vel piëzo-elektrisch materiaal, waardoor het heen en weer buigt. Hierdoor ontstaan ​​drukgolven in de lucht, die we als geluid horen.

Een van de meest zichtbare toepassingen van piëzo-elektriciteit is de piëzo-aansteker. Vrijwel elke aansteker met een drukknop wordt aangedreven door piëzo-elektriciteit. Als je op de knop drukt, komt er een kleine, door een veer aangedreven hamer omhoog van het oppervlak van het piëzo-kristal. Wanneer de hamer de top bereikt, laat deze los en raakt het kristal terwijl het gas wordt aangezet. Door de impact ontstaat er een grote spanning over het kristal, die in twee draden uitmondt. Deze spanning is hoog genoeg om een ​​vonk tussen de draden te maken, waardoor het gas ontsteekt. Piëzo-ontstekers worden nu ook op de meeste gasfornuizen en fornuizen gebruikt.