Jak działają kryształy piezoelektryczne?

Niektóre kryształy, takie jak kwarc, są piezoelektryczne. Oznacza to, że gdy są ściskane lub uderzane, generują ładunek elektryczny. Działa to również w drugą stronę: jeśli poprowadzisz prąd elektryczny przez kryształ piezoelektryczny, kryształ zmieni nieco kształt. Ta właściwość sprawia, że ​​kryształy piezoelektryczne są przydatne w wielu zastosowaniach.

Jednym z najważniejszych zastosowań piezoelektryczności są zegary kwarcowe i timery. Kryształ kwarcu będzie wibrował z określoną prędkością, zależnie od jego wielkości. Gdy kryształ wibruje tam iz powrotem, generuje impulsy elektryczne. Zegar kwarcowy wykorzystuje mały kryształ przycięty do precyzyjnego rozmiaru, aby zachować czas. Obwód zwany oscylatorem utrzymuje wibracje kryształu kwarcu, dodając energię elektryczną do jego impulsów. Zegar zlicza liczbę impulsów wytwarzanych przez kryształ kwarcu i wykorzystuje to jako podstawę do pomiaru sekund, minut i godzin.

Urządzenia piezoelektryczne mogą służyć zarówno do wychwytywania dźwięku, jak i do jego wytwarzania. Przetworniki piezoelektryczne są powszechnie używane w gitarach ludowych i innych instrumentach akustycznych. Przetwornik piezoelektryczny to pasek materiału piezoelektrycznego połączony z dwoma przewodami. Przystawka jest dołączona do instrumentu. Podczas gry na instrumencie dźwięk wibruje. Wibracje te wytwarzają prąd elektryczny w przetworniku piezoelektrycznym, który może być rejestrowany lub wzmacniany jako dźwięk.

Głośnik piezo działa w odwrotny sposób. Elektryczność przepływa do arkusza materiału piezoelektrycznego, powodując jego wyginanie się w przód iw tył. W ten sposób powstają fale ciśnienia w powietrzu, które słyszymy jako dźwięk.

Jednym z najbardziej widocznych zastosowań piezoelektryczności jest zapalniczka piezo. Praktycznie każda zapalniczka z przyciskiem jest zasilana piezoelektryką. Po naciśnięciu przycisku mały, sprężynowy młotek unosi się z powierzchni piezokryształu. Kiedy młotek dosięgnie szczytu, uwalnia się i uderza w kryształ, gdy gaz jest włączony. Uderzenie wytwarza duże napięcie na krysztale, które przepływa przez dwa przewody. To napięcie jest wystarczająco wysokie, aby wywołać iskrę między przewodami, która zapali gaz. Zapalniki piezoelektryczne są obecnie stosowane również w większości pieców i pieców gazowych.