压电效应及其原理

压电片的工作原理
压电片（Piezoelectric ceramic）基于压电效应工作，是一种能够将机械能转化为电能或者将电能转化为机械能的材料。

其工作原理如下：
1. 压电效应：当施加压力或拉伸力于压电片上时，会使压电片内部的正负电荷不均匀分布。

这是由于压电片的晶体结构具有非对称性，因而会在应力作用下发生原子位移，导致产生电偶极矩。

2. 电-机耦合效应：当外部施加电场于压电片上时，会使其内部的正负电荷产生移动，导致压电片发生形变或者振动。

这是由于电场会改变晶体结构中离子位移的平衡位置，从而使晶体变形。

基于这两个效应，压电片可用于传感器、驱动器、换能器等多个领域。

例如，将压电片用作传感器时，外界的压力或应力会使其产生电荷，并通过测量这些电荷的变化来检测压力或应力的大小；而将压电片用于驱动器时，通过施加外部电场控制其振动或形变的特性来实现机械运动或声学转换。

晶体压电效应晶体压电效应是指晶体在受到外力作用下会产生电荷分布不均匀，从而产生电势差的现象。

这种效应是由晶体结构的对称性和晶格的非均匀性导致的。

晶体是由原子或分子按照一定的方式排列而成的，具有高度的有序性和周期性。

晶体的结构对其物理性质有着重要影响。

在晶体中，原子或分子的排列方式决定了晶体的对称性。

如果晶体具有中心对称性，那么在任何方向上施加的外力都不会改变晶体的电荷分布，因此不会产生压电效应。

但是，如果晶体没有中心对称性，那么外力作用下晶体的电荷分布会发生改变，从而产生电势差，形成压电效应。

晶体压电效应的基本原理是晶体内部存在着电偶极子，即正负电荷中心不重合的情况。

当晶体受到外力作用时，晶格结构发生畸变，导致电偶极子的位置发生改变，从而产生了电势差。

这个电势差可以通过金属电极连接起来，形成电路，实现电能的转换和传输。

晶体压电效应具有广泛的应用。

在声学领域，压电晶体可用于声电转换，将声波信号转化为电信号，实现声音的放大和传输。

在电子学领域，压电晶体可用于压力传感器和加速度计，实现对压力和加速度的测量。

此外，晶体压电效应还可以应用于电子器件的制造，如压电陶瓷压电陶瓷作为声波滤波器、压电陶瓷振荡器等。

然而，晶体压电效应也存在一些限制和挑战。

首先，晶体压电效应的大小取决于晶体的对称性和非均匀性，不同的晶体材料具有不同的压电系数。

其次，晶体压电效应在高温和高压环境下可能会发生变化，影响电势差的产生和传输。

此外，晶体压电效应也受到外界干扰的影响，如温度变化、湿度变化等。

晶体压电效应是晶体结构和晶格非均匀性导致的一种现象。

它在声学和电子学领域有着广泛的应用，如声电转换、压力传感器和电子器件制造。

然而，晶体压电效应也面临着一些限制和挑战。

未来的研究将致力于改善晶体压电效应的稳定性和灵敏度，以及开发新的晶体材料应用于更多领域。

电气石压电效应
电气石压电效应
一、引言
电气石是一种常见的矿物，因其独特的压电效应而受到广泛关注。

压电效应是指某些材料在受到压力或张力时，会产生电压的现象。

电气石的压电效应是其众多特性之一，具有广泛的应用前景。

本文将详细介绍电气石压电效应的原理、影响因素和应用。

二、电气石压电效应的原理
电气石的压电效应是由于其晶体结构的特点所引起的。

在电气石晶体中，正负电荷中心不重合，这种晶体结构的不对称性使得电气石在受到压力或张力时，会产生电荷的聚集和分离，从而产生电压。

这种电压的大小取决于施加的压力或张力的大小和方向。

三、影响电气石压电效应的因素
温度：电气石的压电效应会随着温度的升高而降低，这是由于温度升高会导致电气石晶体的热膨胀和热振动增加，从而降低压电效应。

湿度：湿度对电气石压电效应的影响较小，但高湿度环境可能会降低电气石的压电性能。

应力状态：电气石的压电效应会随着应力的变化而变化。

在一定的应力范围内，电气石的压电效应会随着应力的增加而增加。

四、电气石压电效应的应用
能源转换：电气石的压电效应可用于将机械能转换为电能，为可穿戴设备和智能传感器等提供能源。

声学传感器：利用电气石的压电效应，可以制作出声学传感器，用于检测声音和振动。

气体传感器：电气石的压电效应还被用于制作气体传感器，用于检测环境中的气体成分和浓度。

医学应用：电气石的压电效应也被应用于医学领域，如用于制作生理信号检测器和药物传输系统等。

压电效应原理压电效应，简单来说，是指某些特定材料在受力或压力作用下会产生电荷的现象。

这种效应是由于压电材料内部的晶格结构变形引起的。

本文将介绍压电效应的原理以及它的应用。

一、压电效应的原理压电效应的原理可以通过晶格结构的变形来解释。

压电材料的晶体结构中包含正、负电荷的偶极子。

当外力施加在压电材料上时，晶格结构会发生微小的变形，导致正、负电荷发生相对位移，从而产生电势差。

这种电势差可以通过导电材料连接起来，形成电流。

压电效应的原理基于两种主要的压电材料：正压电效应和逆压电效应。

1. 正压电效应正压电效应又称为直接压电效应，是指施加机械压力或应力时，压电材料会产生电势差。

这种效应广泛应用于压电传感器、压电陶瓷等领域。

正压电效应的材料包括石英、硼酸铋等。

2. 逆压电效应逆压电效应又称为反向压电效应，是指施加电场时，压电材料发生形变。

逆压电效应广泛应用于压电陶瓷驱动器、压电声表面波传感器等领域。

逆压电效应的材料包括锆酸钛、铅锆钛等。

二、压电效应的应用压电效应由于其可控性和可靠性，被广泛应用于多个领域。

1. 压电传感器压电传感器是利用正压电效应测量压力、应力、加速度等物理量的装置。

常见的应用包括测量水深的超声波传感器、车辆碰撞感应器等。

通过正压电效应产生的电势差，可以将力学信号转化为电信号，并实现精确的测量。

2. 压电陶瓷压电陶瓷是一类利用压电效应的陶瓷材料。

它们具有压电效应的特性，可以在电场或应力的作用下发生形变。

因此，压电陶瓷广泛用于传感器、驱动器、超声波发生器等领域。

例如，在医学领域中，压电陶瓷可以用于超声波成像设备。

3. 压电振动器压电振动器是利用逆压电效应的装置，通过施加电场使压电材料发生振动。

这种装置常用于钟表、移动设备的震动反馈等。

逆压电效应的应用使得压电振动器成为一种高效、节能的振动装置。

4. 压电声表面波传感器压电声表面波传感器是一种利用逆压电效应的传感器。

通过将电场施加到压电材料上，声表面波会在材料表面产生。

压电效应原理及在陶瓷方面的应用粉体一班郭开旋1103011026内容摘要：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。

当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。

当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。

相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。

压电陶瓷实际上是一种经过极化处理的、具有压电效应的铁电陶瓷，是信息时代的新型材料压电陶瓷是功能陶瓷中的一种。

关键词：压电效应、正压电效应、逆压电效应、原理、应用、陶瓷材料、压电陶瓷、铁电陶瓷、功能陶瓷、新型材料、电极化一、压电效应的原理：压电效应的原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差（称之为正压电效应），反之施加电压，则产生机械应力（称为逆压电效应）。

如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。

而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动），这就是我们平常所说的超声波信号。

也就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能，这种相互对应的关系确实非常有意思。

压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。

例如，压电材料已被用来制作智能结构，此类结构除具有自承载能力外，还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能，在未来的飞行器设计中占有重要的地位。

1.压电效应的发现1880年皮埃尔·居里和雅克·居里兄弟发现电气石具有压电效应。

1881年，他们通过实验验证了逆压电效应，并得出了正逆压电常数。

1984年，德国物理学家沃德马·沃伊特（德语：Woldemar V oigt），推论出只有无对称中心的20中点群的晶体才可能具有压电效应。

2.压电材料压电材料会有压电效应是因晶格内原子间特殊排列方式，使得材料有应力场与电场耦合的效应。

压电薄膜工作原理压电薄膜是一种特殊材料，具有压电效应，可以将机械能转化为电能。

它在各种领域中得到广泛应用，如传感器、声波发生器、压电陶瓷等。

本文将介绍压电薄膜的工作原理及其应用。

一、压电效应的原理压电效应是指某些材料在受到机械压力或扭力作用时，会产生正比于应力的电荷分离和电位变化。

这种材料被称为压电材料。

压电效应的原理可以通过晶体的对称性来解释，当晶体受到外力作用时，其原子或分子会发生位移，导致晶体内部正、负电荷分布不均。

这种不均衡的电荷分布会引起电势差，从而产生电场。

二、压电薄膜的结构压电薄膜是一种特殊的薄膜材料，由压电陶瓷或聚合物材料制成。

它具有薄、轻、柔韧等特点，可以方便地应用于各种器件中。

压电薄膜通常由两层金属电极夹持，中间是压电材料层。

当外界施加压力或扭力时，压电薄膜会发生压电效应，产生电荷分离和电势变化。

三、压电薄膜的工作原理当外界施加压力或扭力作用于压电薄膜时，压电材料层会发生形变，引起电荷分离和电势变化。

具体来说，当压电薄膜受到压力时，压电材料层会发生压缩或伸展，导致内部正、负电荷分布不均。

这种电荷不均衡会导致电势差的产生，从而形成电场。

当外界力作用消失时，压电薄膜会恢复到原来的形状，电荷分布和电势也会恢复到初始状态。

四、压电薄膜的应用压电薄膜具有广泛的应用前景，以下是几个常见的应用领域：1. 传感器：压电薄膜可以用作传感器，用于测量和检测各种物理量，如压力、力、温度等。

压电薄膜传感器具有高灵敏度、快速响应和稳定性好的特点，被广泛应用于汽车、医疗设备、航空航天等领域。

2. 声波发生器：压电薄膜可以将电能转化为声能，用于声波发生器。

当外界施加电压时，压电薄膜会发生振动，产生声波。

这种声波发生器被广泛应用于扬声器、麦克风、超声波清洗等设备中。

3. 压电陶瓷：压电薄膜也可以用于制备压电陶瓷材料。

压电陶瓷是一种具有压电效应的陶瓷材料，可以将机械能转化为电能，或者将电能转化为机械能。

它被广泛应用于超声波探测器、电子点火器、振动传感器等领域。

压电效应的原理和实际应用1. 压电效应的原理•压电效应是指某些物质在受到机械应力作用时，会产生电荷的分离和极化现象。

压电效应的基本原理是压电材料的晶格结构发生变化，从而导致电荷分子的排列方向发生改变，进而产生极化电荷。

•压电效应可分为正压电效应和逆压电效应两种。

正压电效应是指在外力作用下，压电材料的电荷分子按照一定的方向排列，产生极化电荷；而逆压电效应则是指施加电场时，压电材料的晶格结构发生变化，导致物体的大小或形状发生变化。

2. 压电效应的实际应用压电效应在很多领域中得到了广泛的应用，以下列举了一些常见的实际应用。

2.1 声波传感器•压电材料常常被用于制造声波传感器。

当声波作用于压电材料时，材料会产生电荷的分离和极化，将声波转化为电信号。

•声波传感器在许多领域中都有应用，例如声音识别、音频设备和医疗设备等。

常见的应用包括麦克风、扬声器和超声波传感器等。

2.2 压电陶瓷•压电陶瓷是一种常见的压电材料，广泛应用于传感器、换能器和机械振动器等领域。

压电陶瓷在电子设备中具有重要作用，可将电能转换为机械振动能量或声波能量，广泛应用于超声波发生器、声纳和无线电波滤波器等领域。

2.3 压电压力传感器•压电材料的压电效应可用于制造压力传感器。

当施加外力或压力时，压电材料会产生电荷的分离和极化，从而测量压力的大小。

•压电压力传感器在工业控制、航空航天和汽车工业等领域中具有广泛的应用。

例如，在汽车制动系统中，压电压力传感器可以测量刹车压力，并通过与控制单元连接将信息传输到车辆的控制系统中。

2.4 压电发电•压电效应还可以用于发电。

当施加外力或压力时，压电材料会产生电荷的分离，从而产生电能。

•压电发电具有可持续性和无污染的特点，被广泛应用于可再生能源领域。

例如，压电发电技术可以应用于道路、桥梁和建筑物等场所，通过车辆行驶或振动产生的压力来产生电能。

3. 总结压电效应是一种将机械能转化为电能的重要现象。

它在声音识别、传感器、压力传感器和发电等领域中具有广泛的应用。

英文名称Piezoelectric effect压电效应分类压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。

正压电效应是指：当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。

压电式传感器大多是利用正压电效应制成的。

逆压电效应是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象。

用逆压电效应制造的变送器可用于电声和超声工程。

压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、厚度切变型、平面切变型5种基本形式。

压电晶体是各向异性的，并非所有晶体都能在这5种状态下产生压电效应。

例如石英晶体就没有体积变形压电效应，但具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。

依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。

这里再介绍一下电致伸缩效应。

电致伸缩效应，即电介质在电场的作用下，由于感应极化作用而产生应变，应变大小与电场平方成正比，与电场方向无关。

压电效应仅存在于无对称中心的晶体中。

而电致伸缩效应对所有的电介质均存在，不论是非晶体物质，还是晶体物质，不论是中心对称性的晶体，还是极性晶体。

压电效应历史与应用06年是居里兄弟皮尔（P·Curie）与杰克斯（J·Curie）发现压电效应（piezo electric effect，注一）的一百二十六周年。

1880年前在杰克斯的实验室发现了压电性。

起先，皮尔致力于焦电现象（pyroelectriceffect，注二）与晶体对称性关系的研究，后来兄弟俩却发现，在某一类晶体中施以压力会有电性产生。

他们又系统的研究了施压方向与电场强度间的关系，及预测某类晶体具有压电效应。

经他们实验而发现，具有压电性的材料有：闪锌矿（zincblende）、钠氯酸盐（sodiumchlorate）、电气石（tourmaline）、石英（quartz）、酒石酸（tartaricacid）、蔗糖（canesuger）、方硼石（boracite）、异极矿（calamine）、黄晶（topaz）及若歇尔盐（Rochellesalt）。

关于压电效应产生的原理
压电效应是指在某些晶体或陶瓷材料中，施加外力或变化温度时，会引起这些材料内部电荷分布的改变，从而产生电势差，进而产生电场。

这种材料称为压电材料。

压电效应的产生原理是基于晶体或陶瓷材料的结构对称性的改变。

在研究中发现，压电效应主要由两种机制共同作用导致：直接压电效应和逆压电效应。

直接压电效应：
当外力施加在压电材料上时，材料中的晶格结构会发生畸变，导致原子或离子的位置发生变化。

这种结构畸变会改变材料中的电荷分布，使材料的总电荷发生改变。

由于电荷的改变会产生电场，进而产生电势差（电压）。

这就是直接压电效应。

逆压电效应：
与直接压电效应相反，逆压电效应是指当施加外电场或改变温度时，压电材料会发生形状的变化。

这种形状变化是由于电场的作用导致电荷的重新分布，从而导致晶格结构或分子定向发生改变。

逆压电效应使得压电材料能够产生机械运动，如振动或变形。

总的来说，压电效应的产生主要是由于压电材料中的晶体结构产生畸变或分子定向改变，从而导致电荷分布的改变，最终引起电势差的产生。

这个原理被广泛应
用于压电传感器、压电振荡器、压电陶瓷等领域。

压电效应的原理与应用1. 压电效应的概述•定义：压电效应是指某些物质在受到压力或拉伸时，会在其表面上产生电荷分布不均的现象。

•压电效应的发现：压电效应最早被发现于1880年代，由法国物理学家 Jacques and Pierre Curie 提出，并成为他们获得1903年诺贝尔物理学奖的主要原因之一。

2. 压电效应的原理•纵向压电效应：当压电材料受到纵向应力时，会在其表面上产生正负电荷。

这是由于晶体中正负电荷的不对称性造成的。

•横向压电效应：当压电材料受到横向应力时，会在其表面上产生电场形变。

这是因为晶体中的正负离子会沿着压力方向移动，导致电场的改变。

•压电材料：具有压电效应的材料主要包括石英、铁电晶体、锆酸钛等。

3. 压电效应的应用1.传感器领域•压力传感器：利用压电材料的压电效应，能够将应力的变化转化为电信号输出，用于测量压力的变化，广泛应用于工业控制、医疗设备等领域。

•加速度传感器：压电材料的压电效应能够将加速度的变化转化为电信号输出，用于测量物体的加速度变化，被广泛应用于汽车、航空航天等领域。

2.声学领域•压电陶瓷扬声器：利用压电材料的压电效应，可以将电能转化为声能，实现声音的放大和扬声功能，被广泛应用于音响设备、通信设备等领域。

•压电超声波传感器：利用压电材料的压电效应，能够将电信号转化为超声波信号，用于测量物体的距离、探测障碍物、医学成像等领域。

3.能量转换与储存领域•压电发电机：利用压电效应，将机械能转化为电能，实现能量的转换和储存，被应用于可再生能源领域，如风能、水能等的利用。

4.振动控制领域•压电陶瓷振动器：利用压电材料的压电效应，可以通过输入电信号来控制材料的振动频率和振动幅度，被广泛应用于振动传感器、振动控制系统等领域。

4. 压电效应的优缺点•优点：1.压电效应响应速度快，可实现高频、高精度的测量；2.压电材料具有较高的静态灵敏度和稳定性，适用于各种环境；3.压电材料体积小，重量轻，可以方便地融入各种设备和系统中。

纤维素的压电原理
纤维素的压电效应是指在某些特定的纤维素材料中，当施加外力或应力时，会产生电荷的分离与积累，从而产生电场。

这是由于纤维素具有非对称的结构，其晶胞中含有正负电荷，当外力压力作用于纤维素晶胞时，会使得电荷在纤维素晶胞中重新排列，从而形成电场。

具体的压电原理可以分解为两个过程：压电效应和反压电效应。

1. 压电效应：当外力或应力作用于纤维素晶胞时，使得晶胞中的正负电荷产生位移，从而形成电荷分离。

这是由于晶胞的非对称性导致正负电荷在晶胞中的分布不均匀，当施加外力时，会使得电荷发生位移。

这些位移的电荷产生电势差，从而形成电场。

2. 反压电效应：当施加的外力或应力停止时，由于纤维素晶胞的非对称性，电荷在纤维素晶胞中的分布不会立即恢复到初始状态，会有一定的滞后效应。

这时，当施加一个外部电场时，纤维素晶胞中的电荷也会发生位移，从而产生力或变形。

纤维素材料的压电效应可用于制造压电传感器、压电陶瓷等应用。

管理学原理压电效应压电效应是一种物理现象，指的是在某些晶体材料中，当施加外力时会产生电荷分布的不均匀现象，从而产生电势差，进而产生电场和电流。

在这个过程中，晶体材料的形状和大小也会发生变化，这种现象被称为压电效应。

压电效应在现代科技中应用非常广泛，尤其在电子和电气工程领域中。

例如，压电陶瓷材料可以用于超声波传感器和高精度机器人等领域，而压电晶体也可以用于制作压力传感器和振动传感器等。

在管理学中，压电效应也有其应用。

首先，我们可以将压电效应视为一种变化的能量转换，这种能量转换可以被管理学家用于改善企业内部的能源使用和节能减排。

例如，我们可以使用压电材料来制造可再生能源设备，如压电发电机和压电传感器，这些设备可以将机械能转化为电能并储存起来，以便在需要时使用。

压电效应还可以被应用于企业的创新和发展。

通过研究压电效应的基本原理，管理学家可以发掘企业内部存在的潜在能源和资源，并将其转化为具有商业价值的创新产品和服务。

例如，压电效应可以被应用于制造具有高精度和高灵敏度的传感器和仪器，这些产品可以帮助企业提高生产效率和产品质量，从而提升企业的竞争力和市场份额。

压电效应还可以被应用于企业内部的组织结构和管理模式。

通过借鉴压电效应的变形和变化原理，管理学家可以设计出更加灵活和适应性强的组织结构和管理模式，以适应互联网时代的快速变化和不确定性环境。

例如，我们可以采用压电效应的思路来设计企业内部的创新和研发机制，以鼓励员工创新和产生更多的创意，从而推动企业的发展和成长。

压电效应虽然是一种物理现象，但是其在管理学中的应用也非常广泛。

通过研究压电效应的基本原理和应用实例，管理学家可以更好地理解企业内部的资源和能源，从而为企业的创新和发展提供更多的思路和方向。

什么是压电效应
压电效应是指某些特定的材料在机械压力作用下能够产生电荷分布的
现象。

它是材料学中一个非常重要的效应，对于电子、光学、磁学等
领域的研究都有着很大的意义。

压电效应的原理
首先，让我们来了解压电效应的原理。

压电材料的原子和分子之间会
存在一定的位移和变形，从而在原子和分子之间形成一个“极化场”。

当外力作用于材料时，就会导致材料内部的极化场发生改变，从而产
生电荷分布。

压电效应的分类
压电效应主要分为正压电效应和反压电效应。

正压电效应是指当外力
作用于压电材料时，会使材料的极化场发生变化，从而产生电荷分布。

而反压电效应则是指当外力去除后，材料又恢复到初始状态，同时还
能产生电荷分布。

应用领域
压电效应具有广泛的应用领域，特别是在传感器和执行器方面。

压电
传感器可以将电荷或电压的变化转换成机械位移或力，用于检测压力、重量、加速度、应变等物理量。

压电执行器则可以将电信号转换为机
械位移或力，用于控制或调节机械运动。

此外，压电效应还可以应用于压电陶瓷换能器、压电声波器、压电储
能元件、压电电源等领域。

压电陶瓷换能器可以将电能转换为声能或
者将机械能转换为电能；压电声波器则可以将电能转换为声波输出；
压电电源是指利用压电效应产生的电能为电子设备提供能量。

总之，压电效应是一种非常有用的物理效应，具有很多应用领域和市场需求，将来还会有更多的开发和应用。

压电效应的原理及应用引言压电效应最初由法国物理学家皮埃尔.居里（Pierre.Curie)和雅各布.居里(Jacob.Curie)于1880年的一次实验中发现。

压电效应是指当某些晶体受到机械力而发生拉伸或压缩时，晶体相对的两个表面会出现等量的异号电荷，这种现象就叫做压电效应，具有压电效应的晶体介质叫做压电体。

根据压电效应的物理作用效果不同，还分为正压电效应和逆压电效应。

当前，在家用电器以及谐振器件、滤波器件以及电子传感技术之中，压电效应具有广泛的应用。

目前，基于压电效应的传感器已经普及并且应用于社会生产各个方面。

因此对于压电效应以及压电材料的基础研究具有理论和实际意义。

压电学的发展已经有100多年的历史,到目前为止,国内外学者对一次压电效应进行了大量的理论与应用研究,但只有少数学者提到了二次压电效应。

近年来,应用一次压电效应理论设计的压电类传感器与执行器的应用领域越来越广阔,压电效应的基础理论研究也有了较大发展。

本文通过理论与应用等方面的分析,在晶体众多的已知效应中发现,电磁效应与压电效应具有极大的相似性与可比性,可以进行对比研究,从而为压电效应的基础理论与应用的进一步研究探索出一条新途径。

1880年法国物理学家皮埃尔.居里（Pierre.Curie)和雅各布.居里(Jacob.Curie)兄弟实验中发现:当某些晶体受到机械力而发生拉伸或压缩时,晶体相对的两个表面会出现等量的异号电荷。

科学家把这种现象叫做压电现象。

具有压电现象的介质,称之为压电体。

当前，在家用电器以及谐振器件、滤波器件等电子传感技术之中，压电效应具有广泛的应用。

目前基于压电效应的传感器已经普及并且应用于社会生产各个方面。

因此对于压电效应以及压电材料的基础研究具有理论和实际意义。

随着电子技术与材料科学方面的飞速发展，相信对于压电效应的进一步研究开发会有更多的创新，为人类带来创新科技的福音。

1.压电效应的简介压电效应是指当某些晶体受到机械力而发生拉伸或压缩时，晶体相对的两个表面会出现等量的异号电荷，这种现象就叫做压电效应，具有压电效应的晶体介质叫做压电体。

压电效应的工作原理压电效应是一种物理现象，它指的是某些晶体在受到机械应力或者电场作用时，会产生电荷分布的改变并产生电压差。

这种效应的发现和研究为我们提供了一种特殊的材料和技术，广泛应用于传感器、电声器件和激光器等领域。

1. 压电效应的基本原理压电效应的基本原理可以从微观和宏观层面进行解释。

从微观层面来看，压电效应与晶体结构的对称性有关。

在某些特定的晶体中，晶胞的对称性会导致晶体中离子的位移，从而改变了电荷的分布和极化。

这种晶体在受到外部应力时，会引起电荷的重排，产生电压差。

从宏观层面来看，当一个压电材料受到机械应力时，晶体内的电荷会发生位移，导致材料两侧产生电位差。

同样地，当压电材料受到电场作用时，晶体内的离子也会发生位移，导致电荷的分布发生改变，从而产生电压差。

简而言之，压电效应的工作原理可以概括为应力-电荷相互转换和电场-电荷相互转换。

2. 压电效应的应用压电效应在许多领域都有广泛的应用，以下是一些典型的案例：2.1 传感器和控制器压电材料具有良好的传感性能，可以将机械、压力、温度等物理量转换为电信号。

这种特性使得压电材料在传感器和控制器领域得到了广泛应用。

通过测量产生的电信号，我们可以监测和控制各种参数，实现自动化和智能化。

2.2 电声器件压电效应使得压电材料可以将电信号转换为声波能量，从而产生声音。

压电陶瓷和压电聚合物被广泛用于扬声器、麦克风和声波传感器等电声器件。

这些压电器件具有高灵敏度和宽频响特性，可应用于通信、音频设备和医疗器械等领域。

2.3 激光器压电效应也可以被用于调制激光器的腔内长度，从而实现激光的频率调谐。

压电效应可以使得晶体的形状改变，从而影响光波的传播路径和相位。

因此，压电材料在激光器和光通信领域具有重要作用。

2.4 能量收集与传输由于压电材料能够将机械能转换为电能，因此可以用于能量的收集与传输。

压电材料可以应用于机械振动、风能和水流能等能源的收集，将其转换为电能供电。

压电效应对某些电介质施加机械力而引起它们内部正负电荷中心相对位移，产生极化，从而导致介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷。

在一定应力范围内，机械力与电荷呈线性可逆关系。

这种现象称为压电效应或正压电效应一.基本分类正压电效应与负压电效应是指：当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。

压电式传感器大多是利用正压电效应制成的，用逆压电效应制造的变送器可用于电声和超声工程。

压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、厚度切变型、平面切变型5种基本形式。

二．发展历程压电效应由居里兄弟皮尔（P·Curie）与杰克斯（J·Curie）发现于1880年。

起先，皮尔致力于焦电现象与晶体对称性关系的研究，后来兄弟俩却发现，在某一类晶体中施以压力会有电性产生。

他们又系统的研究了施压方向与电场强度间的关系，及预测某类晶体具有压电效应。

压电现象理论最早是李普曼（Lippmann ）在研究热力学原理时就已发现，后来在同一年，居里兄弟做实验证明了这个理论，且建立了压电性与晶体结构的关系。

1894年，福克特（W.Voigt ）更严谨地定出晶体结构与压电性的关系，他发现32种晶类（class）可能具有压电效应（32类中不具有对称中心的有21种，其中一种压电常数为零，其余20种都具有压电效应）。

1927年，伍德（R.W.Wood ）与鲁密斯（A.L.Loomis ）首先使用高功率超声波。

使用蓝杰文型的石英换能器配合高功率真空管，在液体中产生高能量，使液体引起所谓的空腔（cavitation ）现象。

同时也研究高功率超声波对生物试样的效应。

1919年，卡迪（Cady ）教授第一次利用石英当做频率控制器。

振荡器的频率受到晶体共振频率的控制，且频率不随温度变化而变。

压电效应的应用及原理一、压电效应的原理：　压电效应的原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差（称之为正压电效应），反之施加电压，则产生机械应力（称为逆压电效应）。

如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。

而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动），这就是我们平常所说的超声波信号。

也就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能，这种相互对应的关系确实非常有意思。

压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。

例如，压电材料已被用来制作智能结构，此类结构除具有自承载能力外，还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能，在未来的飞行器设计中占有重要的地位。

二、压电效应的应用：压电材料的应用领域可以粗略分为两大类：即振动能和超声振动能-电能换能器应用，包括电声换能器，水声换能器和超声换能器等，以及其它传感器和驱动器应用。

1、换能器换能器是将机械振动转变为电信号或在电场驱动下产生机械振动的器件压电聚合物电声器件利用了聚合物的横向压电效应，而换能器设计则利用了聚合物压电双晶片或压电单晶片在外电场驱动下的弯曲振动，利用上述原理可生产电声器件如麦克风、立体声耳机和高频扬声器。

目前对压电聚合物电声器件的研究主要集中在利用压电聚合物的特点，研制运用其它现行技术难以实现的、而且具有特殊电声功能的器件，如抗噪声电话、宽带超声信号发射系统等。

压电聚合物水声换能器研究初期均瞄准军事应用，如用于水下探测的大面积传感器阵列和监视系统等，随后应用领域逐渐拓展到地球物理探测、声波测试设备等方面。

为满足特定要求而开发的各种原型水声器件，采用了不同类型和形状的压电聚合物材料，如薄片、薄板、叠片、圆筒和同轴线等，以充分发挥压电聚合物高弹性、低密度、易于制备为大和小不同截面的元件、而且声阻抗与水数量级相同等特点，最后一个特点使得由压电聚合物制备的水听器可以放置在被测声场中，感知声场内的声压，且不致由于其自身存在使被测声场受到扰动。