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ZANCAI

新虫 (著名写手)

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[求助] 请教陶瓷的压电性。

（1）对压电陶瓷施加压力产生电荷是不是由于陶瓷的体积发生了变化，如果对压电陶瓷加了压力但没有产生体积变化，就不会有电荷产生了？
（2）如果我对压电陶瓷加一个力使其体积减少产生电压，那么突然撤走压力后，陶瓷会体积增大回到原来的厚度，在这个体积增大的过程中有电压的产生吗，方向是否与原来家压力的时候相反？

[ Last edited by ZANCAI on 2012-8-11 at 03:53 ]

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1楼2012-08-11 02:58:28

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tuhonghao

铜虫 (正式写手)

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【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
ZANCAI: 金币+4 2012-08-18 02:46:09

其实，这个问题并不复杂，很多人都能理解一些，但是很多人其实也没有完全理解清楚，我个人觉得涉及三方面问题：1，ABO3型结构；2，电介质极化；3，能量转换。
1，ABO3型矿物（如附件结构所示），我们也以图片为例来说吧，顶角为A位离子，面心为O粒子，在中间（注意：我并没有说他在中心）的为B离子，根据对称性，A位离子以及O的等效电荷中心必定在长方体的中心，且两者叠加等价为中心处一个负点电荷，具有压电性能的ABO3由于A位粒子半径偏小，在晶体内部留有空间，则B位离子并不是完全在中心处，可以靠上，也可以靠下，或者前后左右都行，在没有外加电场下取向完全随机，而B离子带正电，它的电荷中心就在它所处位置，这就造成正负电荷中心不重合，有就是存在极化。就像磁针一样发现了两个极。而且出现极化后，晶体并不是立方体而是长方体，如果极化在上下方向，则高比长和宽长，在前后方向和左右方向情况类似。由于正负电荷中心不重合，必然产生电场。
2，极化：要将压电性能演示出来并不是在陶瓷两端接两根线就可以的，必须要在制作电极，为了形象，我以放在水平面上一个长方体压电陶瓷片来说明。要检测其压电性，我们将烧制好的压电陶瓷上下制作上电极，再接上导线，再极化，然后就可以检测其压电性能。极化后陶瓷片里面绝大部分区域极化取向大致相同，我们假定绝大部分B位离子都处于长方体晶胞的靠上位置，则对于整个陶瓷片就等价于上表面带正电下表面，带负电的电容器，并形成一个电场，由于静电作用上表面的电极会吸附电子带上负电，下表面会带上负电（注意：金属盒陶瓷片间由于存在势垒，电子是不可以在两者间自由出入的）。这两个电极形成的电场与陶瓷体极化形成的电场叠加抵消。在这里我说一点对陶瓷体极化的重要性，前面说到单个晶胞在无电场下极化取向完全随机，这导致了，向上与向下，向左与向右，向前与向后极化的相互抵消。对外不显现极化。
3：说到最后一点了，能量转换：我们用导线接在两个电极上并用电表相连。虽然上下表面带点不同，但是由于内外电场相互抵消，是不会有电流的。当在陶瓷片上下施加一个力，力产生形变，电场平衡被破坏，必然会检测到电流的存在，直至重新平衡（注意：这个时候上下两个电极上还是有电荷的），电流表检测不到电流，再撤去外力，形变消除，此时，电场不平衡，上下表面电荷又要重新分布以至达到平衡。这过程中避讳检测到电流。这过程中能量为外界加压提供的机械能转化为电能的过程。而陶瓷体本身并没有提供什么能量。这也是为什么我们日常生活中电子打火机（打火位置有一块压电陶瓷），可以长时间使用，而并非一次性的。

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8楼2012-08-12 15:38:35

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