חומרים חכמים Piezoelectric לייצר שדה חשמלי כאשר נתון ללחץ מכני.הבנת כיצד לחשב את התגובה שדה חשמלי זה חיוני לתכנון וניתוח מכשירים המשתמשים בחומרים אלה. מאמר זה מספק גישה ברורה, צעד אחר צעד כדי לבצע חישובים אלה במדויק.

הבנה של אפקט Piezoelectric Effect

אפקט ⁇ אלקטרי כרוך המרה ישירה של אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית.כאשר כוח מכני מוחל על חומר אדזואלקטרי, הוא מייצר מטען חשמלי.

שלב 1: תכונות חומריות

לזהות את המאפיינים העיקריים של חומר ⁇ אלקטרי, כולל משככי כאבים , נחיתות דיאלקטרית, ואת קבועות גמישים. פרמטרים אלה מסופקים בדרך כלל על ידי היצרן או נמצא בגליונות נתונים חומריים.

שלב 2: הפעלת מתח מכני

לקבוע את הלחץ המכני החל החומר, המיוצג כמתח רב.לחץ זה גורם לחומר לעיוות וליצור תגובה חשמלית.

שלב 3: חישוב החלפה חשמלית

השתמש במשוואות ⁇ ⁇ כדי להתייחס ללחץ מכני לעקירה חשמלית.היחסים הבסיסיים הם:

(ב) ⁇ =0= ⁇ = ⁇ =0= ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כאשר D הוא עקירה חשמלית, ε הוא מותרות, E הוא שדה חשמלי, d הוא משככי כאבים ⁇ , ו-T הוא הלחץ החל.

שלב 4: פתרון שדה חשמלי

ארגן מחדש את המשוואה לפתרון שדה החשמל E:

(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

שיקולים נוספים

להבטיח תנאי גבול וגיאומטריה חומרית נחשבים חישובים מדויקים.שיטות נומריות או ניתוח אלמנט סופי עשויים להיות נחוצים עבור גיאוגרפיות מורכבות או התפלגות מתח לא אחיד.