hvad anvendes pie ?oelectricity til?
Foto: En typisk piezoelektrisk transducer. Denne er ringetonen inde i min fasttelefon: det giver en særlig skarp og frygtelig kvidrende støj, når telefonen ringer!
Der er alle slags situationer, hvor vi skal konvertere mekanisk energi (tryk ellerbevægelse af en slags) til elektriske signaler eller omvendt. Ofte kan vigør det med en pie .oelektrisk transducer., En transducer er simpelthenen enhed,der konverterer små mængder energi fra en slags til en anden (for eksempel konvertering af lys, lyd eller mekanisk tryk til elektriske signaler).
i ultralydsudstyr konverterer en pie .oelektrisk transducer elektrisk energi til ekstremt hurtige mekaniske vibrationer—så hurtigt, faktisk, at det giver lyde, men dem,der er for høje til, at vores ører kan høre. Disse ultralydsvibrationer kan bruges tilscanning, rengøring og alle slags andre ting.,
i en mikrofon skal vi konverterelydenergi (bølger af tryk, der rejser igennemluften) til elektrisk energi—og det er noget, pie .oelectriccrystals kan hjælpe os med. Du skal blot holde den vibrerende del af themicrophone til en krystal, og som trykbølger fra din voicearrive, de vil gøre det krystal bevæge sig frem og tilbage, generatingcorresponding elektriske signaler. “Nålen” i en grammofon(undertiden kaldet en pladespiller) fungerer på den modsatte måde. Når Diamond-tippet nål kører langs spiralrillen i din LP, springer den op og ned., Disse vibrationer skubber og trækker på en letvægtpie .oelektrisk krystal, der producerer elektriske signaler, som din stereothen konverterer tilbage til hørbare lyde.
foto: Record-player stylus (fotograferet nedenunder): hvis du stadig spiller LP-plader, bruger du en stylus som denne til at konvertere de mekaniske stød på pladen til lyde, du kan høre. Pennen (sølv vandret bar) indeholder en lille diamant krystal (den lille prik på enden til højre), der hopper op og ned i rekord rille., Vibrationerne forvrænger en pie .oelektrisk krystal inde i den gule patron, der producerer elektriske signaler, som forstærkes for at gøre de lyde, du kan høre.
i et kvarts ur eller ur, den omvendte pie .oelektriske effektbruges til at holde tiden meget præcist. Elektrisk energi fra et batteri føres ind i en krystal tilgøre det oscillere tusindvis af gange i sekundet. Uret bruger derefter et elektronisk kredsløb for at gøre det til langsommere, en gang pr.sekund beatsthat en lille motor og nogle precisiongears bruger til at køre det andet, minut og Time hænder døgnet rundt-ansigt.,
Pie .oelectricity bruges også, meget mere groft, i tændere til gaskomfurer ogbarbecues. Tryk på en lettere s .itch, og du vil høre en klikkende lydog se gnister vises. Hvad du laver, når du trykker på kontakten, klemmer en pie .oelektrisk krystal, genererer en spænding og laver en gnistflyvning over et lille hul.
Hvis du har en inkjetprinter, der sidder på dit skrivebord, bruger den præcisions “sprøjter” til at sprøjte dråber afink på papiret., Nogle inkjets sprøjte deres sprøjter ved hjælp af elektronisk styrede piezoelektriske krystaller, som presse deres “stempler” i og ud; Canon Bubble Jets fyre deres blæk ved at varme det i stedet. (Du finder flere detaljer om begge metoder i vores artikel om inkjetprintere.)
Foto: NASA har eksperimenteret med at bruge piezoelektriske materialer til at reducere vibrationer og støj fra hurtigt roterende helikopterens rotorer. Foto Venligst udlånt af NASA.
energihøst med pie ?oelektricitet?,
Hvis du kan gøre en lille smule af elektricitet ved at trykke på en piezoelektrisk krystal én gang, kan du gøre en betydelig mængde ved at trykke på mange krystaller over og over igen? Hvad hvis vi begravede krystaller under byens gader og fortove for at fange energi, når biler og mennesker gik forbi? Denne ID., der er kendt som energihøst, har fanget mange menneskers interesse., Opfindere har foreslået, at alle former for ideer til lagring af energi med skjulte piezoelektriske enheder, fra sko, der konverterer din fods bevægelser ind i varmen for at holde dine fødder varme, og mobiltelefoner at oplade sig selv fra din krop, bevægelser, til veje, at magt gadelygter, kontaktlinser, der fanger energi, når du blinker, og selv gadgets, der gør energi fra presset af faldende regn.
Art Artork: energi høst?, Opfindere har indgivet masser af patenter til bærbare gadgets, der genererer små mængder elektricitet fra dine kropsbevægelser. Dette eksempel er en sko med en indbygget pie .oelektrisk transducer (1), der springer op og ned, mens du går, sender elektricitet til et kredsløb (2) og derefter opbevarer det i et batteri (3).
er energihøst en god ide? Ved første øjekast lyder alt, hvad der minimerer affaldsenergi og forbedrer effektiviteten, virkelig fornuftigt., Hvis du kunne bruge gulvet i en købmand til at fange energi fra fødderne af skyndte shoppere, der skubber deres tunge vogne, og bruge det til at drive butikens lys eller dens kølerskabe, må det helt sikkert være en god ting? Nogle gange kan energihøst faktisk give en anstændig, hvis ret beskeden mængde strøm.
problemet er imidlertid, at energihøstningsordninger kan være en stor distraktion fra bedre ideer. Overvej for eksempel begrebet bygning af gader med pie .oelektriske “rumble strips”, der opsuger energi fra forbipasserende trafik., Biler er ekstremt ineffektive maskiner, og kun en lille mængde (15 procent eller deromkring) af energien i deres brændstof driver dig ned ad vejen. Kun en brøkdel af denne brøkdel er tilgængelig til gendannelse fra vejen—og du ville ikke være i stand til at gendanne al den brøkdel med 100 procent effektivitet. Så den mængde energi, du praktisk talt kunne gendanne, og den effektivitetsgevinst, du ville tjene til de penge, du har brugt, ville være meget lille., Hvis du virkelig ønsker at gemme energi fra biler, den fornuftige måde at gøre det på er at tage fat på den manglende effektivitet af transport i bil meget tidligere i processen, for eksempel, ved at designe motorer, der er mere effektiv, og opfordrer folk til at køre sammen, bytte fra benzin motorer til elektriske biler, og ting af denne slags.
det er ikke at sige, at energihøst ikke har noget sted; det kan være virkelig nyttigt til opladning af mobile enheder ved hjælp af energi, der ellers ville gå til spilde. Forestil dig en mobiltelefon, der opladede sig automatisk hver gang den jiggled rundt i lommen, for eksempel., Men når det kommer til at spare energi, bør vi altid overveje det større billede og sørge for, at den tid og de penge, vi investerer, giver de bedst mulige resultater.
Hvem opdagede pie ?oelectricity?
Den piezoelektriske effekt blev opdaget i 1880 af to franske fysikere, brothersPierre og Paul-Jacques Curie, i krystaller af kvarts, turmalin, andRochelle salt (kalium-natrium-tartrat). De tog navnet fradet græske arbejde pie .ein, hvilket betyder “at trykke.,”Jacques opsummerede observation i et 1889 papir i Annales de Chimie et de Physique(min egen meget grov oversættelse fra fransk):
“, Hvis man trækker eller presser langs den vigtigste akse , der vises i enderne af denne akse, lige mængder af elektricitet, med modsat tegn, i forhold til den fungerende kraft og uafhængige dimensioner, kvarts.”
Grafik: Illustrationer af Curie’ arbejde fra Quartz Piezo-Electrique: Extrait de la Disse de J. CURIE: Annales de Chimie et de Fysik, t., 18vii, 1889, side 392.
