【压电效应概述1600字】

压电效应概述目录TOC\o"1-3"\h\u16416压电效应概述 1268241.1.1压电效应简介 1283451.1.2压电本构方程 21880年，PierreCurie和JacquesPaulCurie发现电气石在受到一定压力时，表面会有电流波动，并计算出石英的正压电常数，并提出了压电效应原理。次年，他们通过实验验证了逆压电效应，并得出了逆压电常数。压电材料具有正压电效应和逆压电效应。正压电效应指当压电材料收到外界作用力进而产生变形时，压电材料自身将会产生极化现象，材料的两个相对表面分别产生正负电荷。作用力消失后，电荷消失。当力作用方向改变时候，电荷的极性也发生改变。正压电效应在日常应用广泛，如打火机中的电打火、医用的超声波便是利用了正压电效应。当给压电材料相对表面施加电压时，材料产生相对应的形变，这种现象称为逆压电效应。压电效应简介压电俘能利用了压电材料的正压电效应，将机械能转化为电能。压电材料可分为无机压电材料、有机压电材料和复合压电材料。图2-1以无机压电材料（压电多晶体）说明压电效应。图STYLEREF1\s2SEQ图\*ARABIC\s11压电效应正压电效应中电位移与应力之间的关系可以用下述张量表达式表述：D（2-1）或者简写为D=dσ（2-2）式（2-2）中，D为电位移张量，d为压电应变常数，σ为应力张量。逆压电效应中电位移与应力之间的关系可以用下述张量表达式表述。ε（2-3）或者简写为S=（2-4）式（2-4）中，S为应变张量，d为压电应变常数，E为电场强度张量。应力与应变的表示法与x、y和z坐标轴表示法对应如下：ε（2-5）σ（2-6）压电本构方程压电效应是一种机电耦合效应。压电材料的应变是由其所承受的应力和电场两部分影响叠加组成的。电位移也是由压电材料承受的应力和电场两部分影响叠加而组成的。因此可以得到压压电材料的压电本构方程。ε（2-7）式（2-7）中，sijE为表示电场强度恒定为E时的弹性柔度系数，压电材料的使用的领域广泛，用途多样。根据使用方法，压电材料所处的机械边界条件和电学边界条件分别对应有两种形式。机械边界条件有自由状态和夹持状态。机械自由时，材料的边界上应力为零，可以自由运动。机械夹持时，材料的边界上应变为零。同样的，电学边界条件也有电学短路和电学开路两种状态。当两电极间的外部负载电阻远小于压电材料内部电阻时，认为是电学短路。反之当外部负载电阻远大于压电材料内部电阻时，认为是电学开路。两种机械边界条件与两种电学边界条件进行组合，则共有四种不同的边界条件。表2-1四类边界条件边界条件名称边界条件类别第一类边界条件机械自由和电学短路第二类边界条件机械夹持和电学短路第三类边界条件机械自由和电学开路第四类边界条件机械夹持和电学开路第一类压电方程边界条件为机械自由和电学短路，取应力σ和电场强度E为自变量时，应变ε和电位移D为因变量，压电本构方程表示为式（2-8）。ε（2-8）第二类压电方程边界条件为机械夹持和电学短路，取应变ε和电场强度E为自变量时，应力σ和电位移D为因变量，压电本构方程表示为式（2-9），式中eijE表示恒电场σ（2-9）第三类压电方程边界条件为机械自由和电学开路，取应力σ和电场位移D为自变量时，应变ε和电场强度E为因变量，压电本构方程表示为式（2-10），式中gkl为压电电压常数，βε（2-10）第四类压电方程