What causes piezoelectricity?Diagra

What causes piezoelectricity?

Diagram showing the regular arrangement of atoms in a crystalline solid.

Think of a crystal and you probably picture balls (atoms) mounted on bars (the bonds that hold them together), a bit like a climbing frame. Now, by crystals, scientists don't necessarily mean intriguing bits of rock you find in gift shops: a crystal is the scientific name for any solid whose atoms or molecules are arranged in a very orderly way based on endless repetitions of the same basic atomic building block (called the unit cell). So a lump of iron is just as much of a crystal as a piece of quartz. In a crystal, what we have is actually less like a climbing frame (which doesn't necessarily have an orderly, repeating structure) and more like three-dimensional, patterned wallpaper.

Artwork: What scientists mean by a crystal: the regular, repeating arrangement of atoms in a solid. The atoms are essentially fixed in place but can vibrate slightly.

In most crystals (such as metals), the unit cell (the basic repeating unit) is symmetrical; in piezoelectric crystals, it isn't. Normally, piezoelectric crystals are electrically neutral: the atoms inside them may not be symmetrically arranged, but their electrical charges are perfectly balanced: a positive charge in one place cancels out a negative charge nearby. However, if you squeeze or stretch a piezoelectric crystal, you deform the structure, pushing some of the atoms closer together or further apart, upsetting the balance of positive and negative, and causing net electrical charges to appear. This effect carries through the whole structure so net positive and negative charges appear on opposite, outer faces of the crystal.

The reverse-piezoelectric effect occurs in the opposite way. Put a voltage across a piezoelectric crystal and you're subjecting the atoms inside it to "electrical pressure." They have to move to rebalance themselves—and that's what causes piezoelectric crystals to deform (slightly change shape) when you put a voltage across them.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

สิ่งที่ทำให้ทางแผนภูมิแสดงการจัดเรียงทั่วไปของอะตอมในผลึกของแข็ง คิดว่า เป็นคริสตัล และคงรูปลูกบอล (อะตอม) ติดตั้งบนบาร์ (ความผูกพันที่พวกเขาร่วมกัน), บิตเช่นเฟรมปีนเขา ตอนนี้ โดยผลึก นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้หมายความว่า บิตน่าของหินที่คุณพบในร้านค้าของขวัญ: คริสตัลมีชื่อทางวิทยาศาสตร์ของแข็งใด ๆ อะตอมหรือโมเลกุลจัดเรียงแบบเป็นระเบียบมากขึ้นอยู่กับการทำซ้ำไม่รู้จบของบล็อกเดียวกันพื้นฐานอะตอมอาคาร (เรียกว่าเซลล์หน่วย) ดังนั้นก้อนเหล็กเป็นเพียงมากที่สุดผลึกเป็นชิ้นส่วนของควอตซ์ ในคริสตัล สิ่งที่เรามีอยู่จริงน้อย เช่นเฟรมปีนเขา (ซึ่งไม่จำเป็นต้องมีความเป็นระเบียบ ทำซ้ำโครงสร้าง) และมากกว่า เช่นวอลล์เปเปอร์ที่มีลวดลาย สามมิติงานศิลปะ: นักวิทยาศาสตร์หมายถึงอะไร โดยคริสตัลแบบ: ปกติ ทำซ้ำการเรียงตัวของอะตอมในของแข็ง อะตอมเป็นคงที่ แต่สามารถ vibrate เล็กน้อยในผลึกส่วนใหญ่ (เช่นโลหะ), เซลล์หน่วย (พื้นฐานซ้ำหน่วย) เป็นสมมาตร ในผลึก piezoelectric มันไม่ โดยปกติ ผลึก piezoelectric เป็นกลางไฟฟ้า: อะตอมภายในพวกเขาไม่อาจมีการจัดเรียงตำแหน่ง แต่ค่าใช้จ่ายไฟฟ้าจะมีความสมดุลอย่างสมบูรณ์แบบ: ประจุบวกที่ยกเลิกออกประจุลบในบริเวณใกล้เคียง อย่างไรก็ตาม ถ้าคุณบีบ หรือยืดคริสตัล piezoelectric คุณเบี้ยวโครงสร้าง ผลักดันของอะตอมเข้าด้วยกัน หรือต่อกัน upsetting ยอดดุลของค่าบวกและค่าลบ และก่อให้เกิดค่าธรรมเนียมไฟฟ้าสุทธิปรากฏ ลักษณะพิเศษนี้ดำเนินผ่านโครงสร้างทั้งหมดเพื่อให้ค่าบวก และค่าลบสุทธิปรากฏบนตรงข้าม นอกหน้าของผลึกPiezoelectric ย้อนกลับผลที่เกิดขึ้นในทางตรงข้าม ใส่แรงดันที่ผ่านคริสตัล piezoelectric และคุณพร้อมแล้วก็กดชัตเตอร์อะตอมภายในเรื่อง "ไฟฟ้ากดดัน" พวกเขาจะต้องไปปรับสมดุลตัวเอง — และที่เป็นสิ่งที่ทำให้ผลึก piezoelectric เบี้ยว (เล็กน้อยเปลี่ยนรูปเมื่อใส่แรงดันแบบทั่วไป

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

อะไรเป็นสาเหตุของเปียโซอิเล็กทริกซิตี ?

แผนภาพแสดงปกติการจัดเรียงของอะตอมในผลึกของแข็ง

คิดของคริสตัล และคุณคงภาพลูกบอล ( อะตอม ) ติดบนแถบ ( พันธบัตรที่ถือไว้ด้วยกัน ) , บิตชอบปีนเล่น ตอนนี้ โดยผลึก นักวิทยาศาสตร์ไม่หมายความว่าที่รักบิตของร็อคที่คุณพบในร้านค้าของขวัญ :คริสตัลเป็นชื่อทางวิทยาศาสตร์ของของแข็งที่มีอะตอมหรือโมเลกุลมีการจัดเรียงในวิธีที่เป็นระเบียบตาม repetitions ไม่มีที่สิ้นสุดของพื้นฐานเดียวกัน สร้างบล็อกอะตอม ( เรียกว่าหน่วยเซลล์ ) ดังนั้น ก้อนเหล็กเป็นเพียงเท่าของคริสตัล เป็นชิ้นส่วนของควอตซ์ ในคริสตัล สิ่งที่เราได้จริงๆ ไม่เหมือนการปีนเขาเฟรม ( ซึ่งไม่จําเป็นต้องมีเจ้าหน้าที่ทำซ้ำโครงสร้าง ) และเหมือนสามมิติลายวอลเปเปอร์

ผลงาน : สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์หมายถึงคริสตัล : ปกติ , การจัดเรียงของอะตอมในของแข็ง อะตอมเป็นหลักได้รับการแก้ไขในสถานที่ แต่จะสั่นเล็กน้อย

ในผลึกส่วนใหญ่ ( เช่น โลหะ ) , หน่วยเซลล์ ( พื้นฐานย้ำหน่วย ) ที่มีความสมมาตรในผลึก piezoelectric ไม่ใช่ ปกติผลึก piezoelectric เป็นกลางไฟฟ้า : อะตอมภายในพวกเขาอาจจะเป็นตายร้ายดีจัด แต่ค่าของ ไฟฟ้า สมดุลอย่างสมบูรณ์ : ประจุบวกในสถานที่หนึ่งยกเลิกออก ประจุลบที่ อย่างไรก็ตาม ถ้าคุณบีบหรือยืดคริสตัล piezoelectric คุณอ่อนโครงสร้างผลักดันบางส่วนของอะตอมใกล้ชิดกันหรือต่อแยกupsetting ความสมดุลในเชิงบวกและเชิงลบ และก่อให้เกิดค่าใช้จ่ายไฟฟ้าสุทธิที่ปรากฏ ผลกระทบนี้จะดำเนินการผ่านโครงสร้างทั้งหมดสุทธิดังนั้นค่าบวกและลบ ปรากฏบนใบหน้าของคริสตัลตรงข้ามนอก

กลับเพียโซอิเล็กทริกผลที่เกิดขึ้นในทางตรงกันข้ามใส่ความต่างศักย์ของผลึก piezoelectric และคุณ subjecting อะตอมภายใน " ความดันไฟฟ้า . " พวกเขาจะต้องย้ายไปยัง rebalance ตัวเองและนั่นคือสิ่งที่ทำให้ผลึก piezoelectric บิด ( เปลี่ยนรูป ) เมื่อคุณใส่ความต่างศักย์ของพวกเขา .