2.8.2. Обратный пьезоэлектрический эффект

Входы: электрическое напряжение.

Выходы: деформация.

Графическая иллюстрация:

Рис.2.42. Схема структуры кварца (а) и возникновения обратного пьезоэлектрического эффекта(б)

Сущность: Обратный пьезоэффект заключается в деформации пьезокристаллов под действием внешнего электрического поля. Если электрическое поле (электрическое напряжение) изменяется с некоторой частотой, то и деформация пластины происходит с той же частотой (рис.2.42 6). На высоких частотах пьезоэлемент начинает излучать ультразвуковые волны.

Микроперемещения при обратном пьезоэффекте очень малы. Например, кубик с ребром в 10 мм под действием напряжения в 2 кВ сжимается (или растягивается) на 1 мкм. Перемещение можно увеличить, если расположить последовательно несколько пьезоэлементов, параллельно подключенных к источнику напряжения. 

Математическое описание:

Обратный пьезоэффект описывается зависимостью:

r=βE , где

r - деформация;

Е - напряженность электрического поля,

β- пьезомодуль (для прямого и обратного эффектов имеет одно и то же значение).

β=1..1500*10^-12 Кл/м².

Применение: дефектоскопия, гидроакустика, радиовещание, резонаторы, фильтры.

Патент США. № 3239282. Предлагается конструкция подшипника, в котором трение уничтожается вибрацией. Втулки подшипника выполняются из пьезоэлектрического материала и с обеих сторон покрываются тонкой электропроводной фольгой. К фольге припаиваются тонкие электроды, по которым подводится переменный ток. А ток заставляет пьезоэлектрик сжиматься и разжиматься, создавая вибрацию, уничтожающую трение.