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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 统计、非线性&软物质 » 请教压电原理的计算（有点类似电容）。
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ZANCAI

新虫 (著名写手)

[求助] 请教压电原理的计算（有点类似电容）。

压电材料可以看做是一个大的偶极子，能够在受到压力的情况下产生感应电荷。假设一个厚度为L的压电材料，两个面分别带有等量异号的束缚电荷Q，其内部建立了均匀的电场E。那么当用压力把材料的厚度缩减了d后，请问为什么就会有感应电荷的产生呢？是如何用数学推导这个过程呢？
    我从另外一个角度思考这个问题，把压电材料看成是一个平行板电容，压电材料的两个面就相当于两块板，分别带有等量异号的束缚电荷，用导线把两块板连起来了，由于是束缚电荷，没有电流产生，然后我把两块板移近一点，这时候根据
电容 = 电荷/电压 = 介电常数*板面积/板距离，板距离小了，所以电容大了，电荷不变的依然是那些束缚电荷，那么就是电压变小了，然后导线就会有电流通过了。我想知道为什么电压变了就会有电流的产生呢？

[ Last edited by ZANCAI on 2012-6-10 at 22:39 ]
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1楼 2012-06-10 21:31:05
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ZANCAI

新虫 (著名写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by yiluwangxi at 2012-06-11 12:26:11
你说的两个面，不是金属面。
如果你在两个面铺上薄金属，然后再用导线连起来。压之，电线中当然有电流。但是压电体内是没有自由电流的，只有束缚电流。

那为什么就有电流呢？是什么原因产生的呢？
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3楼2012-06-11 20:31:39
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yiluwangxi

木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
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ZANCAI: 金币+5 2012-06-14 20:52:53
你说的两个面，不是金属面。
如果你在两个面铺上薄金属，然后再用导线连起来。压之，电线中当然有电流。但是压电体内是没有自由电流的，只有束缚电流。
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2楼2012-06-11 12:26:11
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yiluwangxi

木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

引用回帖:
3楼: Originally posted by ZANCAI at 2012-06-11 20:31:39
那为什么就有电流呢？是什么原因产生的呢？...

压压电体，当然产生电压了。压电体嘛。压之--产生电压。有电压，导体中就有电流。
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4楼2012-06-11 20:35:44
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leongoall

专家顾问 (知名作家)

P-M-I之初生牛犊

【答案】应助回帖

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ZANCAI: 金币+15 2012-06-14 20:52:59
夕阳西下: 1、电偶极子一般存在于极性晶体中。当受到外力作用发生形变时，晶胞中正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合，导致晶体发生宏观极化，而晶体表面电荷面密度等于极化强度在表面法向上的投影，所以压电材料受压力作用形变时两端面会出现异号电荷。2、电容器完全可以用导线连接给其充电。3、电容器所带的电荷一般都是束缚电荷，也就是极化电荷。至于为什么改变电压，会有电流产生是因为电容器两板间的电荷改变电压后重新分配达到平衡。 2012-06-15 08:54:28
我想楼主可能混淆了一些基本概念：
1. 电偶极子。电偶极子（electric dipole）是两个相距很近的等量异号点电荷组成的系统。压电材料看做电偶极子的前提是材料本身不导电，当受到压力时，可以想象成原来的系统平衡被破坏，亦即原来的电荷分布的平衡态被破坏，自然需要形成感应电荷来重新平衡收到压力产生形变之后的电荷分布。如果你让材料在受到压力之前就带上等量的异种电荷Q，不见得发生形变之后还继续带电，可能产生的感应电荷将你原来的电荷中和掉都不一定，跟极性有关系。至于数学推导，需要引进材料的一些压电性能参数和电偶极矩，应该不难计算，不过我也没有推导过，有兴趣可以找些资料推推看。
2. 电容器跟电偶极子不是一回事。电容器两个极板你都用导线连起来了，那还叫电容器吗？其两极板之间的距离还有什么意义呢？在你连接的瞬间导线上肯定有电流通过，因为两极板电势不同，必然产生电流。你连起来之后，通过改变距离是不可能让导线上产生电流的，已经等电势了，何来电流？
3. 束缚电荷与电容器的带电量貌似也不是一回事。感觉楼主对束缚电荷有点太理想化，束缚电荷的存在是需要前提的，个人感觉你说的用导线连接，因为是束缚电荷所有电荷不变的话有问题，但我又说不上来哪里错。公式本身没错，但是首先得看公式能不能用。
4. 楼主的思维还是比较发散的，这一点要向楼主学习，呵呵！

最后，祝福一个！
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趁年轻，多折腾！曾年轻，折腾过？！
5楼2012-06-12 04:40:27
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