Как работают пьезоэлектрические кристаллы?

Некоторые кристаллы, например кварц, являются пьезоэлектрическими. Это означает, что при сжатии или ударе они генерируют электрический заряд. Это работает и по другому принципу: если пропустить электрический ток через пьезоэлектрический кристалл, кристалл немного изменит форму. Это свойство делает пьезоэлектрические кристаллы полезными во многих приложениях.

Одно из наиболее важных применений пьезоэлектричества - кварцевые часы и таймеры. Кристалл кварца будет вибрировать с определенной скоростью, в зависимости от своего размера. Когда кристалл колеблется вперед и назад, он генерирует электрические импульсы. В кварцевых часах используется небольшой кристалл, обрезанный до точного размера, чтобы следить за временем. Схема, называемая осциллятором, поддерживает вибрацию кристалла кварца, добавляя электричество к его импульсам. Часы подсчитывают количество импульсов, производимых кристаллом кварца, и используют его как основу для измерения секунд, минут и часов.

Пьезоэлектрические устройства можно использовать как для захвата звука, так и для его воспроизведения. Пьезоэлектрические звукосниматели обычно используются для народных гитар и других акустических инструментов. Пьезоэлектрический датчик представляет собой полоску из пьезоэлектрического материала, соединенную с двумя проводами. Звукосниматель прикреплен к инструменту. Когда на инструменте играют, звук заставляет его вибрировать. Эти колебания создают в пьезоэлектрическом датчике электрический ток, который можно записать или усилить как звук.

Пьезо-динамик работает наоборот. Электричество течет в лист пьезоэлектрического материала, заставляя его изгибаться вперед и назад. Это создает в воздухе волны давления, которые мы слышим как звук.

Одно из наиболее заметных применений пьезоэлектричества - пьезозажигалка. Практически любая зажигалка с кнопкой питается от пьезоэлектричества. Когда вы нажимаете кнопку, от поверхности пьезокристалла поднимается небольшой пружинный молоток. Когда молот достигает вершины, он выпускает и ударяет по кристаллу, когда включается газ. Удар создает большое напряжение на кристалле, которое течет на два провода. Это напряжение достаточно велико, чтобы между проводами возникла искра, которая воспламенила газ. Пьезо-воспламенители сейчас также используются в большинстве газовых печей.