Kako delujejo piezoelektrični kristali?

Nekateri kristali, kot je kremen, so piezoelektrični. To pomeni, da ko jih stisnemo ali udarimo, ustvarijo električni naboj. Deluje tudi drugače: če skozi piezoelektrični kristal pretakate električni tok, kristal nekoliko spremeni obliko. Zaradi te lastnosti so piezoelektrični kristali uporabni v mnogih aplikacijah.

Ena najpomembnejših načinov uporabe piezoelektričnosti je v kremenčevih urah in časovnikih. Kristal kremena bo vibriral z določeno hitrostjo, odvisno od njegove velikosti. Ko kristal vibrira naprej in nazaj, ustvarja električne impulze. Kvarčna ura uporablja majhen kristal, natančno odrezan, da ohrani čas. Vezje, imenovano oscilator, ohranja vibriranje kremenovega kristala z dodajanjem električne energije njegovim impulzom. Ura šteje število impulzov, ki jih ustvari kremenov kristal, in ga uporabi kot osnovo za merjenje sekund, minut in ur.

Piezoelektrične naprave se lahko uporabljajo tako za zajemanje zvoka kot za njegovo izdelavo. Piezoelektrični pickupi se običajno uporabljajo za ljudske kitare in druge akustične instrumente. Piezo pickup je trak piezoelektričnega materiala, ki je povezan z dvema žicama. Dvigalo je pritrjeno na instrument. Med igranjem inštrumenta zvok zavibrira. Te vibracije ustvarjajo električni tok v piezo zajemalcu, ki ga je mogoče posneti ali ojačati kot zvok.

Piezo zvočnik deluje nasprotno. Elektrika teče v list piezoelektričnega materiala, zaradi česar se upogne naprej in nazaj. Tako v zraku nastanejo tlačni valovi, ki jih slišimo kot zvok.

Ena najvidnejših aplikacij piezoelektričnosti je piezo vžigalnik. Skoraj vsak vžigalnik s tipko poganja piezoelektričnost. Ko pritisnete gumb, se majhno kladivo z vzmetjo dvigne s površine piezo kristala. Ko kladivo doseže vrh, se ob vklopu plina sprosti in udari v kristal. Udar ustvarja veliko napetost na kristalu, ki teče v dve žici. Ta napetost je dovolj visoka, da med žicami nastane iskra, ki vžge plin. Piezo vžigalniki se uporabljajo tudi v večini plinskih peči in štedilnikov.