壓電效應的原理及分類

壓電效應的原理及分類

發現它的存在：

壓電效應最早是由?雅克·居里（Jacques Curie）和皮埃爾·居里（Pierre Curie）兄弟在1880年發現的。他們在電氣石中施以壓力時發現了電性產生，并隨后系統地研究了施壓方向與電場強度間的關系。1881年，他們驗證了逆壓電效應，并得出了正逆壓電常數。1984年，德國物理學家沃德馬·沃伊特（德語：Woldemar Voigt），推論出只有無對稱中心的20中點群的晶體才可能具有壓電效應。

它的定義：

通俗的定義為：它是一種施加應力能產生電荷，施加電場能產生尺寸上變

形的效應，稱為壓電效應。

它的分類：

可分為正壓電效應和逆壓電效應；

正壓電效應：對某種壓電材料施加一定的壓力時，它的內部會出現極化現象，即在材料相對的表面會出現相對的正負電荷，從而產生電位差，這樣材料就帶電了。當外力去掉時，材料又恢復到不帶電的狀態。這種現象叫正壓電效應。簡單而言就是機械能轉化為電能的現象。

逆壓電效應：對壓電材料施加電場時，材料發生形變。即電能轉化為機械能的現象。

它的原理：

壓電效應的原理是，如果對壓電材料施加壓力，它便會產生電位差（稱之為正壓電效應），反之施加電壓，則產生機械應力（稱為逆壓電效應）。如果壓力是一種高頻震動，則產生的就是高頻電流。而高頻電信號加在壓電陶瓷上時，則產生高頻聲信號（機械震動），這就是我們平常所說的超聲波信號。也就是說，壓電陶瓷具有機械能與電能之間的轉換和逆轉換的功能，這種相互對應的關系確實非常有意思。

它的應用：

壓電材料可以因機械變形產生電場，也可以因電場作用產生機械變形，這種固有的機-電耦合效應使得壓電材料在工程中得到了廣泛的應用。例如，壓電材料已被用來制作智能結構，此類結構除具有自承載能力外，還具有自診斷性、自適應性和自修復性等功能，在未來的飛行器設計中占有重要的地位。