Hiệu ứng áp điện là gì? Bạn có biết rằng một chất dẫn điện được đặt trong một trường điện có thể tạo ra một điện thế giữa hai đầu của nó? Đó chính là hiệu ứng áp điện, hay còn được gọi là hiệu ứng điện cực. Hãy cùng tìm hiểu thêm về hiệu ứng này ngay dưới đây!
Contents
Hiệu ứng áp điện là gì?
Hiệu ứng áp điện được phát hiện bởi hai nhà khoa học người Pháp, Jacques và Pierre Curie, vào năm 1880. Họ đã phát hiện ra rằng áp lực áp dụng lên một số chất dẫn điện như thạch anh có thể tạo ra điện tích trong vật liệu đó. Sau đó, hiện tượng này được gọi là hiệu ứng áp điện.
Bạn đang xem: Hiệu ứng áp điện: Hiểu rõ nguyên lý hoạt động của hiệu ứng này!
Đáng thú vị hơn, các em trai Curie còn phát hiện ra hiệu ứng áp đảo ngược. Khi một điện trường được thi hành trên dẫn tinh thể, nó dẫn đến hiện tượng rối loạn với tinh thể, được gọi là hiệu ứng áp đảo ngược.
READ MORE:
Nguyên lý hoạt động của hiệu ứng áp điện
Thuật ngữ “áp điện” xuất phát từ tiếng Hy Lạp, có nghĩa là bóp hoặc nhấn. Thật thú vị khi áp điện được liên kết với điện và hổ phách. Có thời điểm mà hổ phách được coi là một nguồn điện. Ngày nay, áp điện được sử dụng trong nhiều thiết bị điện tử hiện đại.
Xem thêm : Tìm Hiểu Về Công Suất Quang Truyền – Nhận (TX-RX) Của Các Thiết Bị Thu Phát Quang
Vật liệu để tạo ra hiệu ứng áp điện thường là gốm hoặc tinh thể, đặt giữa hai tấm kim loại. Khi áp lực cơ học được áp dụng lên vật liệu gốm áp điện, điện thế tiềm năng được tạo ra trên vật liệu đó. Hai tấm kim loại bánh sandwich bên ngoài vật liệu này thu thập điện tích và tạo ra một điện thế, hay hiệu ứng áp điện trực tiếp. Các thiết bị sử dụng hiệu ứng áp điện trực tiếp bao gồm micrô, cảm biến áp lực, hydrophone và nhiều thiết bị cảm biến khác.
Hiệu ứng áp điện cũng có thể được đảo ngược, gọi là hiệu ứng áp đảo nghịch đảo. Điều này được thực hiện bằng cách áp dụng điện áp để tạo ra một tinh thể áp điện co lại hoặc giãn nở. Hiệu ứng áp đảo nghịch đảo biến năng lượng điện thành năng lượng cơ học. Sử dụng hiệu ứng áp đảo, chúng ta có thể phát triển các thiết bị tạo ra sóng âm thanh như loa hay buzzer.
Vật liệu sử dụng trong hiệu ứng áp điện
Các vật liệu piezoelectric là những vật liệu có thể tạo ra điện khi bị áp suất cơ học, chẳng hạn như nén. Đồng thời, chúng cũng có thể biến dạng khi áp dụng điện áp. Để hiệu ứng áp điện xảy ra, các vật liệu này cần phải không dẫn điện. Chúng được chia thành hai nhóm chính: tinh thể và gốm.
Ví dụ về vật liệu áp điện là PZT (chì zirconate titanate), bari titanate và niobat lithium. Những vật liệu này được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị như siêu âm đầu dò, tụ điện gốm và các cảm biến khác.
Xem thêm : Ampe kế: Hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách sử dụng
So sánh với thạch anh, PZT có khả năng tạo ra nhiều điện áp hơn cho cùng một lực cơ học. Quartz, một vật liệu áp điện nổi tiếng, cũng là vật liệu áp điện đầu tiên được biết đến.
Ứng dụng của hiệu ứng áp điện
Hiệu ứng áp điện có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày. Ví dụ, các thiết bị sonar được sử dụng để định vị đối tượng dưới nước. Ngoài ra, các loa như loa trong điện thoại di động hay buzzers cũng sử dụng hiệu ứng áp điện để tạo ra âm thanh. Các thiết bị y tế như đầu dò siêu âm và sonar cũng sử dụng hiệu ứng áp đảo.
Vật liệu áp điện như PZT, bari titanate và niobat lithium được sử dụng để sản xuất các thiết bị như siêu âm đầu dò, tụ điện gốm và cảm biến. Các vật liệu áp điện này có những đặc tính độc đáo và ưu điểm riêng. PZT, chẳng hạn, có khả năng sản xuất nhiều điện áp hơn trong khi bari titanate có độ bền cao.
READ MORE:
Kết luận
Hiệu ứng áp điện là một hiện tượng hữu ích và quan trọng trong ngành công nghiệp điện tử. Với khả năng chuyển đổi giữa năng lượng điện và năng lượng cơ học, hiệu ứng áp điện đã mở ra nhiều cơ hội trong việc phát triển các thiết bị như loa, cảm biến và đầu dò siêu âm. Hiểu rõ nguyên lý hoạt động của hiệu ứng này sẽ giúp chúng ta áp dụng nó một cách hiệu quả trong cuộc sống hàng ngày.
Nguồn: https://cite.edu.vn
Danh mục: Học tập
