Zjawisko piezoelektryczne i piezoelektryczne odwrotne

Zjawisko piezoelektryczne

W 1880 roku Piotr i Jakub Curie wytoczyli wniosek, że działanie zewnętrznych naprężeń mechanicznych na kryształ może powodować indukcje ładunków elektrycznych a wartość tych ładunków jest wprost proporcjonalna do wartości przyłożonych naprężeń.

Takie zjawisko może występować w kryształach biegunowych, czyli takich które posiadają osie biegunowe. Typowym przykładem takich kryształów jest kwarc, który występuje w dwóch postaciach w zależności od temperatury. Postać pierwsza to postać trwała, która występuje w temperaturze poniżej 573 ^oC. Charakteryzuje się ona przewodnictwem. Druga natomiast to postać nietrwała, która powyżej wspomnianej temperatury nie wykazuje zjawiska piezoelektrycznego.

Komórki elementarne sieci krystalicznej kwarcu są ułożone śrubowo co daje mu zdolność skręcania płaszczyzny polaryzacji. Każda taka komórka ma trzy biegunowe osie charakteryzujące się trwałym momentem dipolowym. Ze względu na symetrię rozłożenia osi biegunowych, wypadkowy moment kryształu jest różny od zera.

Zjawisko piezoelektryczne odwrotne

Rok po odkryciu przez braci Curie zjawiska piezoelektrycznego w 1881 roku, Gabriel Lippmann przedstawił hipotezę istnienia efektu piezoelektrycznego odwrotnego. W jego rozważaniach kryształ miał doznawać deformacji pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego.

Hipoteza ta została potwierdzona doświadczalnie przez braci Curie. Jeżeli kryształ kwarcu zostanie umieszczony w polu elektrostatycznym, to dozna on pewnego odkształcenia w kierunku tego pola. Należy pamiętać, że efekt ma charakter tensorowy. Pole w danym kierunku wpływa też na deformacje w innym polu lub w innych Odkształcenie to będzie proporcjonalne do wielkości natężenia pola i zmieni znak na przeciwny wraz ze zmianą znaku natężenia pola.

---