Cum funcționează cristalele piezoelectrice?

Anumite cristale precum cuarțul sunt piezoelectrice. Asta înseamnă că atunci când sunt comprimate sau lovite, generează o încărcare electrică. Funcționează și în sens invers: dacă treceți un curent electric printr-un cristal piezoelectric, cristalul își schimbă ușor forma. Această proprietate face ca cristalele piezoelectrice să fie utile în multe aplicații.

Una dintre cele mai importante utilizări ale piezoelectricității este în ceasurile și temporizatoarele din cuarț. Un cristal de cuarț va vibra la un anumit ritm, în funcție de mărimea acestuia. Pe măsură ce cristalul vibrează înainte și înapoi, generează impulsuri electrice. Un ceas din cuarț folosește un mic cristal tăiat la o dimensiune precisă pentru a menține timpul. Un circuit numit oscilator menține cristalul de cuarț vibrând prin adăugarea de energie electrică la impulsurile sale. Ceasul numără numărul de impulsuri pe care le face cristalul de cuarț și îl folosește ca bază pentru măsurarea secundelor, minutelor și orelor.

Dispozitivele piezoelectrice pot fi utilizate atât pentru captarea sunetului, cât și pentru producerea acestuia. Pickup-urile piezoelectrice sunt utilizate în mod obișnuit pentru chitare populare și alte instrumente acustice. Un pickup piezo este o bandă de material piezoelectric conectată la două fire. Pickup-ul este atașat instrumentului. Când instrumentul este redat, sunetul îl face să vibreze. Aceste vibrații creează un curent electric în pickupul piezo, care poate fi înregistrat sau amplificat ca sunet.

Un difuzor piezo funcționează în sens opus. Electricitatea curge într-o foaie de material piezoelectric, făcându-l să se îndoaie înainte și înapoi. Acest lucru creează unde de presiune în aer, pe care le auzim ca sunet.

Una dintre cele mai vizibile aplicații ale piezoelectricității este bricheta piezo. Aproape orice brichetă cu buton este alimentată de piezoelectricitate. Când apăsați butonul, acesta face ca un ciocan mic, cu arc, să se ridice de pe suprafața cristalului piezo. Când ciocanul ajunge în vârf, eliberează și lovește cristalul pe măsură ce gazul este pornit. Impactul creează o tensiune mare peste cristal, care curge în două fire. Această tensiune este suficient de mare pentru a produce o scânteie între fire, care aprinde gazul. Aprinzatoarele piezoelectrice sunt folosite și în majoritatea cuptoarelor și aragazelor cu gaz.