[Elektriciteit] Piëzo-elektriciteit

Marco van Woerden

Ik houd me de laatste tijd een beetje bezig met het onderwerp piëzo-elektriciteit. Het verschijnsel dat bepaalde kristallen van grootte veranderen als ze op een spanningsbron worden aangesloten. Ik heb er geen goed boek over kunnen vinden tot nu toe (ik heb ook nog niet zo lang gezocht moet ik bekennen), en op internet zijn er vooral populairwetenschappelijke artikelen te vinden over "opzwellende kristallen" en de toepassingen daarvan.

Maar goed, ik ben dus al wel wat te weten gekomen over het onderwerp dankzij een aantal min of meer betrouwbare websites. Ik ben o.a. te weten gekomen dat druk (dus krachtwerking, toevoer van mechanische energie) door het kristal wordt omgezet in elektrische energie. Dit wordt veroorzaakt door een tijdelijke verschuiving van lading binnen het kristal, zoals dat ook gebeurt wanneer je het kristal in een elektrisch veld zou zetten. De symmetrische eigenschappen van een kristal (dat is waar kristallen o.a. door worden gekenmerkt) veranderen daardoor, waardoor een dipoolmoment kan ontstaan (potentiaalverschil) aan de oppervlakte van het kristal, waardoor een stroom kan gaan lopen. En voilà, daar hebben we elektriciteit: piëzo-elektriciteit. Maar wat ik niet precies begrijp is de relatie tussen het "opzwellen"/"krimpen" van een kristal en het voltage, of andersom: het voltage en de grootte van de volumeverandering van het kristal.

Kortom: Ik kan in de omzetting van mechanische energie (druk) naar elektrische energie in zo'n kristal geen verandering van grootte herkennen. Kan iemand mij dit verduidelijken?

Jan van de Velde

Het gaat te ver voor mij om dat precies te kunnen uitleggen maar wat je krijgt door de vervorming van het kristal is een groter dipoolMOMENT. Dit komt omdat door de druk het molecuul vervormt, van kubusvormig naar een langwerpigere 'doos'; het centrale vierwaardige atoom (Ti, Zr, ....) in het van oorsprong symmetrische kristalmolecuul schuift mee (waarom snap ik ook niet) , en zit dan niet meer centraal in het atoom. Door de bouw van een piezo-elektrisch kristal vindt die verschuiving door de vervorming van het kristalrooster allemaal in één richting plaats. Hierdoor ontstaat op de oppervlakte van het kristal aan één zijde een positieve lading, aan de andere zijde noodzakelijk een negatieve. Hierdoor ontstaat er een potentiaalverschil tussen beide zijden van het kristal.

Het is als ik het goed begrijp is het dus vooral de volumeverandering in één richting die dat effect veroorzaakt. Zou het molecuul in alle richtingen opzwellen, dan zou het symmetrisch blijven, geen dipoolverschuiving kennen en dus geen potentiaalverschil gaan kennen.

een site met duidelijke plaatjes als je Engels leest:

http://www.americanpiezo.com/piezo_theory/

Marco van Woerden

Dank je wel. Ik heb zelf ook al wat research gedaan, en dit maakt het wel af. Ik ga er nog wel wat boeken over zoeken denk ik (maar dat bleek in het verleden al erg lastig).

Jan van de Velde

Pas wel op he, ik ben geen piezoloog. Wat hierboven staat is wat ik begrijp van een aantal betrouwbaar uitziende internetartikelen. Daar begrijp ik de helft van. De belangrijkste helft, waarom dat centrale vierwaardige atoom niet in het centrum van die "langwerpige doos" blijft zitten is de belangrijkste helft volgens mij, en die snap ik nou juist niet. Weet jij daar intussen dan wel meer van? Maak mij dan eens wat wijzer aub?

Marco van Woerden

Ik zal erover posten, zodra ik het weet. (als de tijd het toelaat dus

)

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[Elektriciteit] Piëzo-elektriciteit

[Elektriciteit] Pi

Re: [Elektriciteit] Pi

Re: [Elektriciteit] Pi

Re: [Elektriciteit] Pi

Re: [Elektriciteit] Pi