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Piezoelektrischer Effekt

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Academic year: 2021

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Tim Emunds

Piezoelektrischer Effekt

Geschichte

- Brüder Jaques & Pierre Curie entdeckten 1880 den Piezoeffekt am Turmalin (Edelstein)

- Später auch an Quarz und anderen Kristallen

- Bezeichneten es erst als „Polarelektrizität“, später piezoelektrischer Effekt

Prinzip

- Durch mechanischen Druck werden die Ladungsschwerpunkte eines Kristalls so verschoben, dass eine elektrische Spannung abgegriffen werden kann - Umgekehrte Effekt (reziproker Piezoeffekt): Kristall in elektrisches Feld: man

kann die geringe Ausdehnung des Kristalls bestimmen - kleine Kreise: positiv geladene Si-Ionen

- Große Kreise: negativ geladene O-Ionen (SiO

2

für Quarz)

Abb. 1: vereinfachte Darstellung einer SiO2 – Strukturzelle

Abb. 2: Druck auf diese Strukturzelle in y-Richtung, bewirkt eine Verschiebung der Schwerpunkte der positiven und negativen Ladungen

gegeneinander. In Polarisationsrichtung: Längseffekt

Abb. 3.: wirkt senkrecht zu der Polarisationsrichtung, also Quereffekt

Beispiel an einem Feuerzeug

- Eine Taste öffnet das Ventil zum Flüssiggasbehälter

- Gleichzeitig spannt sich ein Federsprungwerk, das beim Kippsprung auf einen Keramikkörper schlägt

- Er trägt zwei metallische Elektroden

- Durch den kurzen, mechanischen Schlag entsteht eine hohe elektrische Spannung, die den Funkenüberschlag auslöst

- Durch den Funken wird das Gas-Luft-Gemisch entzündet

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