Задание для защиты лабораторной работы

Задача 1. Построить структуру пьезоэлектрика.

Ответ:

Диэлектрики, обладающие пьезоэффектом называют пьезоэлектриками.

Внешние механические силы, воздействуя в определенных направлениях на пьезоэлектрический кристалл, вызывают в нем не только механические напряжения и деформации, но и электрическую поляризацию и, следовательно, появление на его поверхностях связанных электрических зарядов разных знаков.

В качестве примера рассмотрим структуру кварца. В структуре кристалла каждый ион Si, обладающий положительным зарядом +4е*, тетраэдрически окружен четырьмя ионами О, каждый из которых обладает отрицательными зарядами -2е, и каждый ион О связывает два иона Si. Однако заряды всех ионов кристаллической ячейки взаимно компенсируются, и в целом она электрически нейтральна.

Схематичные изображения структурная ячейка кварца и образование пьезоэлектрического эффекта представлено на рисунке 2.

Рисунок 2 ̶ Структурная ячейка кварца (a) и образование пьезоэлектрического эффекта

Эта ячейка подвергается воздействию внешней силы в направлении электрической оси Х (рис. 2); тогда ион Si (1) сдвинется внутрь и расположится между ионами О(2) и О(6), а ион О(4)— между ионами Si(3) и Si(5). Вследствие этого на одной поверхности возникнет положительный заряд, на другой — отрицательный, т. е. имеет место прямой пьезоэлектрический эффект.

Пользуясь моделью структурной ячейки, можно объяснить возникновение обратного пьезоэлектрического эффекта, а также отсутствие асимметрии в расположении зарядов в направлении оси третьего порядка при сжатии или растяжении. Прямой и обратный пьезоэлектрические эффекты используются для стабилизации частоты; при периодическом изменении электрического поля, прикладываемого к кристаллу.

Задача 2. Какая сила нужна, чтобы возникла искра как в пьезо-зажигалке.

Ответ:

Для расчета используются данные средне-статическоих пьезо-зажигалок.

Источник: https://lemzspb.ru/sila-toka-v-p-yezo-zazhigalke/

Дано:	Решение: Напряжение: где Q – электрический заряд, Кл, C – электроемкость, Ф Электрический заряд: , где F – сила, Н; k – пьезоэлектрическая постоянная, Кл/Н. ;
F - ?