à quoi sert la piézoélectricité?
Photo: typique d’Un transducteur piézo-électrique. Celui – ci est la sonnerie à l’intérieur de mon téléphone fixe: il fait un bruit de gazouillis particulièrement strident et horrible lorsque le téléphone sonne!
Il y a toutes sortes de situations où nous devons convertir l’énergie mécanique (pression oumouvement d’une sorte) en signaux électriques ou vice-versa. Souvent, nous pouvonsfaire cela avec un transducteur piézoélectrique., Un transducteur est simplementun dispositif qui convertit de petites quantités d’énergie d’un type en un autre (par exemple,convertir la lumière, le son ou la pression mécanique en signaux électriques).
dans l’équipement à ultrasons, un transducteur piézoélectrique convertit l’énergie électrique en vibrations mécaniques extrêmement rapides—si rapides, en fait, qu’il émet des sons,mais trop aigus pour que nos oreilles puissent entendre. Ces vibrations ultrasonores peuvent être utilisées pourcannage, nettoyage et toutes sortes d’autres choses.,
Dans un microphone, nous devons convertir l’énergie sonore (ondes de pression voyageant dans l’air) en énergie électrique—et c’est quelque chose avec lequel les cristaux piézoélectriques peuvent nous aider. Il suffit de coller la partie vibrante de themicrophone à un cristal et, comme les ondes de pression de votre voicearrive, ils vont faire le cristal se déplacer d’avant en arrière, générantcorrespondant signaux électriques. L ‘ »aiguille » dans un gramophone(parfois appelé Tourne-disque) fonctionne de la manière opposée. Alors que l’aiguille à pointe de diamant roule le long de la rainure en spirale de votre LP, elle monte et descend., Ces vibrations poussent et tirent sur un cristal piézoélectrique lightweightpiezoelectric, produisant des signaux électriques que votre chaîne stéréo convertit ensuite en sons audibles.
Photo: stylet du lecteur de disques (photographié de dessous): si vous jouez encore des disques LP, vous utiliserez un stylet comme celui-ci pour convertir les bosses mécaniques sur le disque en sons que vous pouvez entendre. Le stylet (barre horizontale argentée) contient un minuscule cristal de diamant (le petit point à l’extrémité à droite) qui rebondit de haut en bas dans la rainure du disque., Les vibrations déforment un cristal piézoélectrique à l’intérieur de la cartouche jaune qui produit des signaux électriques, qui sont amplifiés pour produire les sons que vous pouvez entendre.
dans une horloge à quartz ou une montre, l’effet piézoélectrique inverse est utilisé pour garder l’heure très précisément. L’énergie électrique d’une batterie est introduite dans un cristal pourfaites-le osciller des milliers de fois par seconde. La montre utilise ensuite un circuit électronique pour transformer cela en rythmes plus lents, une fois par seconde, qu’un petit moteur et quelques heures précises utilisent pour conduire les aiguilles des secondes, des minutes et des heures autour du cadran.,
la piézoélectricité est également utilisée, beaucoup plus grossièrement, dans les briquets à étincelles pour poêles à gaz etbarbecues. Appuyez sur un interrupteur plus léger et vous entendrez un clic soundand voir des étincelles apparaissent. Ce que vous faites, lorsque vous appuyez sur l’interrupteur,est de presser un cristal piézoélectrique, générer une tension, etfaire voler une étincelle à travers un petit espace.
Si vous avez une imprimante à jet d’encre assise sur votre bureau, elle utilise des « seringues » de précision pour faire gicler des gouttelettes d’encre sur le papier., Certains jets d’encre giclent leurs seringues à l’aide de cristaux piézoélectriques à commande électronique, qui pressent leurs « plongeurs » dans et Hors; les Jets à bulles Canon tirent leur encre en la chauffant à la place. (Vous trouverez plus de détails sur les deux méthodes dans notre article sur les imprimantes à jet d’encre.)
Photo: LA NASA a expérimenté l’utilisation de matériaux piézoélectriques pour réduire les vibrations et le bruit des rotors d’hélicoptères qui tournent rapidement. Photo avec l’aimable autorisation de la NASA.
récupération D’énergie avec piézoélectricité?,
Si vous pouvez faire un tout petit peu d’électricité en appuyant une fois sur un cristal piézoélectrique, pourriez-vous faire une quantité importante en appuyant sur de nombreux cristaux encore et encore? Et si nous enterrions des cristaux sous les rues et les trottoirs de la ville pour capter l’énergie lorsque les voitures et les gens passaient? Cette idée, connue sous le nom de récupération d’énergie, a suscité l’intérêt de nombreuses personnes., Les inventeurs ont proposé toutes sortes d’idées pour stocker de l’énergie avec des dispositifs piézoélectriques cachés, des chaussures qui convertissent vos mouvements de marche en chaleur pour garder vos pieds au chaud, aux téléphones portables qui se chargent des mouvements de votre corps, aux routes qui alimentent les lampadaires, aux lentilles de contact qui captent l’énergie lorsque vous clignotez, et
Illustration: capture d’Énergie?, Les inventeurs ont déposé de nombreux brevets pour des gadgets portables qui généreront de petites quantités d’électricité à partir des mouvements de votre corps. Cet exemple est une chaussure avec un transducteur piézoélectrique intégré (1) qui monte et descend pendant que vous marchez, envoyant de l’électricité à un circuit (2) puis la stockant dans une batterie (3).
la récupération d’énergie est-elle une bonne idée? À première vue, tout ce qui minimise le gaspillage d’énergie et améliore l’efficacité semble vraiment raisonnable., Si vous pouviez utiliser le sol d’une épicerie pour capter l’énergie des pieds des acheteurs pressés poussant leurs chariots lourds, et l’utiliser pour alimenter les lumières du magasin ou ses armoires de refroidissement, cela doit sûrement être une bonne chose? Parfois, la récupération d’énergie peut en effet fournir une quantité d’énergie décente, bien que plutôt modeste.
le problème est, cependant, que les systèmes de récupération d’énergie peuvent être une grande distraction de meilleures idées. Considérons, par exemple, le concept de construction de rues avec des « bandes de grondement » piézoélectriques qui absorbent l’énergie de la circulation., Les voitures sont des machines extrêmement inefficaces et seulement une petite quantité (15 pour cent environ) de l’énergie dans leur carburant vous alimente sur la route. Seule une fraction de cette fraction est disponible pour la récupération de la route—et vous ne seriez pas en mesure de récupérer toute cette fraction avec une efficacité de 100%. Alors, la quantité d’énergie que vous pourriez pratiquement récupérer, et le gain d’efficacité vous en faire pour l’argent que vous avez dépensé, serait infime., Si vous voulez vraiment économiser l’énergie des voitures, la façon judicieuse de le faire est de remédier aux inefficacités du transport automobile beaucoup plus tôt dans le processus; par exemple, en concevant des moteurs plus efficaces, en encourageant les gens à partager leur voiture, en passant des moteurs à essence aux voitures électriques, etc.
cela ne veut pas dire que la récupération d’énergie n’a pas sa place; cela pourrait être vraiment utile pour charger des appareils mobiles en utilisant de l’énergie qui serait autrement gaspillée. Imaginez un téléphone portable qui se chargeait automatiquement chaque fois qu’il se trémoussait dans votre poche, par exemple., Malgré tout, quand il s’agit d’économiser de l’énergie, nous devrions toujours considérer la situation dans son ensemble et nous assurer que le temps et l’argent que nous investissons produisent les meilleurs résultats possibles.
Qui a découvert la piézoélectricité?
l’effet piézoélectrique a été découvert en 1880 par deux physiciens français, les frères Pierre et Paul-Jacques Curie, dans des cristaux de quartz, de tourmaline, de sel d’andRochelle (tartrate de sodium de potassium). Ils ont pris le nom dele travail Grec piezein, qui signifie » presser., »Jacques résume l’observation dans un article de 1889 dans Annales de Chimie et de Physique(ma propre traduction très approximative du français):
« si l’on tire ou serre le long de l’axe principal , il apparaît aux extrémités de cet axe des quantités égales d’électricité de signes opposés, proportionnelles à la force agissant et indépendantes des dimensions du quartz. »
Artwork: Illustrations du travail des Curies à partir de Quartz Piezo-Electrique: Extrait De La These DE J. CURIE: Annales de Chimie et de Physique, T., XVII, 1889, p. 392.
