k čemu se piezoelektricita používá?
Foto: typický piezoelektrický převodník. Tohle je vyzvánění uvnitř mého pevného telefonu: to dělá obzvláště pronikavý a hrozný cvrlikání hluk, když zazvoní telefon!
existují všechny druhy situací, kdy potřebujeme převést mechanickou energii (tlak nebopohyb nějakého druhu) na elektrické signály nebo naopak. Často to můžemedo to s piezoelektrickým převodníkem., Převodník je simplya zařízení, které převádí malé množství energie z jednoho druhu do druhého (například přeměnit světlo, zvuk, nebo mechanický tlak na elektrické signály).
v ultrazvukovém zařízení převádí piezoelektrický převodník elektrickou energii na extrémně rychlé mechanické vibrace – ve skutečnosti tak rychle, že vydává zvuky, ale ty příliš vysoké, aby naše uši slyšely. Tyto ultrazvukové vibrace lze použítskánování, čištění a všechny druhy dalších věcí.,
V mikrofonu, musíme convertsound energetické (tlakové vlny cestování prostřednictvím vzduchu) na elektrickou energii—a to je něco, piezoelectriccrystals nám může pomoci. Prostě držet vibrační část themicrophone na krystalu a jako tlakové vlny z vašeho voicearrive, udělají krystalu pohybovat tam a zpět, generatingcorresponding elektrické signály. „Jehla“ v gramofonu(někdy nazývaná gramofon) funguje opačným způsobem. Jak jehla s hrotem jehly jede po spirálové drážce ve vašem LP, zvedá se nahoru a dolů., Tyto vibrace tlačit a táhnout na lightweightpiezoelektrický krystal, produkovat elektrické signály, které vaše stereothen převádí zpět do slyšitelných zvuků.
Foto: gramofon-stylus (fotografoval zespodu): Pokud jste stále hraje LP záznamy, budete používat stylus jako to převést mechanické nárazy na záznam v můžete slyšet zvuky. Stylus (stříbrná vodorovná lišta) obsahuje malý diamantový krystal (malá tečka na konci vpravo), který se skáče nahoru a dolů v záznamové drážce., Vibrace narušují piezoelektrický krystal uvnitř žluté kazety, která produkuje elektrické signály, které jsou zesíleny, aby zvuky, které můžete slyšet.
v křemenných hodinách nebo hodinkách je reverzní piezoelektrický účinekse používá k udržení času velmi přesně. Elektrická energie z baterie je přiváděna do krystalu, aby oscilovala tisíckrát za sekundu. Hodinky pak usesan elektronický obvod se obrátit, že do pomalejší, jednou za sekundu beatsthat malý motor a některé precisiongears použít k pohonu druhé, minutu a hodinu ruce kolem ciferník.,
Piezoelektricita se také používá, mnohem hrubě, v zapalovacích zapalovačích pro plynové sporáky abarbecues. Stiskněte spínač zapalovače a uslyšíte klikací zvuka zobrazí se jiskry. To, co děláte, když stisknete spínač,je mačkání piezoelektrického krystalu, generování napětí a vytváření jiskry přes malou mezeru.
Pokud máte na stole inkoustovou tiskárnu, je to pomocí přesných „stříkaček“, které stříkají kapičky papíru., Některé inkoustových stříkat své stříkačky pomocí elektronicky řízené piezoelektrické krystaly, které zmáčknout jejich „písty“ dovnitř a ven; Canon Bubble Trysky oheň jejich inkoust tím, že ohřívá to místo. (Další podrobnosti o obou metodách najdete v našem článku o inkoustových tiskárnách.)
Foto: NASA má experimentoval s použitím piezoelektrických materiálů se snížily vibrace a hluk z rychle se otáčející rotory vrtulníku. Foto s laskavým svolením NASA.
sklizeň energie s piezoelektricitou?,
Pokud můžete udělat malý kousek elektřiny stisknutím jednoho piezoelektrického krystalu jednou, mohli byste udělat značné množství stisknutím mnoha krystalů znovu a znovu? Co kdybychom pohřbili krystaly pod městskými ulicemi a chodníky, abychom zachytili energii, když projíždějí auta a lidé? Tato myšlenka, která je známá jako sklizeň energie,zaujala mnoho lidí., Vynálezci navrhli všechny druhy nápadů pro ukládání energie s skryté piezoelektrické zařízení, z boty, které převést vaše chůze, pohyby do tepla, aby se vaše nohy v teple, a mobilní telefony, které si účtují sami z vašeho těla, pohyby, na silnicích to moc pouliční osvětlení, kontaktní čočky, které zachycují energii, když mrkneš, a dokonce i miniaplikace, které energii z tlaku padající déšť.
umělecká díla: sklizeň energie?, Vynálezci byli podání spoustu patentů pro nositelné gadgets, které budou generovat malé množství elektřiny z pohybu vašeho těla. Tento příklad je bota s vestavěný piezoelektrický převodník (1), že pružiny nahoru a dolů, jak budete chodit, posílat elektřinu do obvodu (2) a pak uložením v baterii (3).
je sklizeň energie dobrý nápad? Na první pohled vše, co minimalizuje odpadní energii a zlepšuje účinnost, zní opravdu rozumně., Pokud byste mohli použít na podlahu z obchodu s potravinami, aby zachytit energii z nohy spěchající zákazníky tlačí jejich těžké vozy, a použít k napájení obchodu světla nebo jeho chladiče skříně, určitě to musí být dobrá věc? Někdy může sklizeň energie skutečně poskytnout slušné, i když spíše skromné množství energie.
problém je však v tom, že schémata sběru energie mohou být velkým rozptýlením od lepších nápadů. Zvažte například koncept budování ulic s piezoelektrickými „rachotovými proužky“, které nasávají energii z projíždějícího provozu., Auta jsou extrémně neefektivní stroje a jen malé množství (asi 15 procent) energie v jejich palivech vás pohání po silnici. Pouze zlomek této frakce je k dispozici pro zotavení ze silnice-a nebyli byste schopni obnovit všechnu tu frakci se 100% účinností. Takže množství energie, kterou byste mohli prakticky zotavit, a zisk z efektivity, který byste vydělali za peníze, které jste utratili, by bylo nepatrné., Pokud chcete opravdu ušetřit energie z auta, rozumný způsob, jak to udělat, je zabývat se nedostatky z automobilové dopravy mnohem dříve v procesu, například navržením stroje, které jsou efektivnější, povzbuzovat lidi, aby se auto sdílet, vyměňovat z benzinových motorů pro elektromobily, a věci tohoto druhu.
to neznamená, že sklizeň energie nemá místo; mohlo by to být opravdu užitečné pro nabíjení mobilních zařízení pomocí energie, která by jinak odpadla. Představte si například mobil, který se automaticky Nabil pokaždé, když se vám honí v kapse., I tak, pokud jde o úspory energie, měli bychom vždy zvážit větší obrázek, a ujistěte se, že čas a peníze budeme investovat, je, že produkuje nejlepší možné výsledky.
kdo objevil piezoelektricitu?
piezoelektrický efekt byl objeven v roce 1880 o dvou francouzských fyziků, brothersPierre a Paul-Jacques Curie, v krystaly křemene, turmalínu, andRochelle soli (vinanu sodnodraselného). Vzali jméno z řeckého díla piezein, což znamená “ stisknout.,“Jacques shrnul pozorování v roce 1889 papíru v Annales de Chimie et de Physique(můj vlastní velmi hrubý překlad z francouzštiny):
„Když jeden táhne nebo ždímá podél hlavní osy , tam se objeví na koncích této osy stejné množství elektřiny z opačné signály, úměrné působící síle a nezávislý rozměry quartz.“
umělecká Díla: Ilustrace Curie práce z Křemene Piezo-Electrique: Extrait de la These de J. CURIE: Annales de Chimie et de Physique, t., XVII, 1889, s. 392.
