Принцип работы пьезоэлемента

Question

Какой ток даёт пьеза, постоянный или переменный. Как пьеза бьёт человека, если для этого должна-быть разность потенциалов? И как/где расположены в таком случае электроды пьезы
 (Рассматривается пьеза от зажигалки)

Answer 1

Пьеза дает в общем случае ИМПУЛЬС. Пьезо-эффект заключается в том, что при сжатии, изгибе или другой деформации кристалла, на его концах появляется разница потенциалов. НО это работает не как выключатель, а как трансформатор. То есть, напряжение подерживается, пока деформация НАРАСТАЕТ. Как только она становится статичной (и неважно, будет при этом кристалл расслаблен или деформирован) - напряжение исчезнет. И наоборот, во время ОСЛАБЛЕНИЯ деформации напряжение появляется снова, в обратной полярности.
Поэтому если кристалл просто изогнуть, и оставить в таком положении - напряжение появится и снова пропадет.
В зажигалке (крманной, для курильщиков) кристаллик кварца подвергается УДАРУ увесистым молоточком. В момент удара кристалл кратковременно сжимается и отпружинивает обратно. Поэтому напряжение на его концах получает форму двух импульсов разной полярности. туда-обратно - и снова нуль.
А в зажигалках для плиты встречается механизм, который сжимает кристалл плавно и сильно. Напряжение при этом появляется длительно, и его величина значительно больше, чем нужно для создания искры. Поэтому на всем ходе клавиши такой зажигалки искра успевает проскочить даже несколько раз подряд. Напряжение накопилось, затем разрядилось искрой, но клавиша продолжает утапливаться, и напряжение накапливается еще раз, и еще раз создает искру.
А при отпускании клавиши, пока нагрузка на кристалл слабет - точно так же набирается обратное напряжение, которого тоже хватает на несколько разрядов подряд.
Таким образом, постоянное напряжение можно получить лишь на короткое время - пока деформация кристалла нарастает или пока она слабет.
Легче получить переменное напряжение - периодически меня нагрузку на кристал по синусоидальному закону. Например, через вращение и кривошипный механизм.
Пьезо-эффект полностью обратим. То есть, подавая на концы кристалла напряжения, можно вызвать его деформацию. На этом принципе работают пьезо-звонки, зуммеры, пищалки в разных приборах. Также нетрудно заставить пьезо-кристалл вибрировать с ультразвуковой частотой. Если он при этом находится в воде, то может вызвать эффект кавитации - нечто похоже на холодное кипение с обильным образованием пара. На этом принципе работают бытовые увлажнители воздуха.