什么是压电效应？(the piezoelectric effect?)

压电效应是某些晶体的一种独特特性，当受到物理应力时，它们会产生电场或电流。反过来也可以观察到同样的效果，即施加在晶体上的电场会对其结构施加应力。压电效应对传感器至关重要，传感器是用于各种传感器和电路应用的电气元件。尽管这种现象在机电设备中的应用具有多功能性，但它是在1880年被发现的，但直到大约半个世纪后才被广泛使用。表现出压电效应的晶体结构类型包括石英、黄玉和罗谢尔盐，罗谢尔盐是一种化学式为KN...

The piezoelectric effect is how stud finders locate wooden beams behind walls.

Pierre Curie, who is famous for winning the 1903 Nobel Prize in physics for research into radiation with his wife Marie, is credited with discovering the piezoelectric effect with his brother Jacques Curie in 1880.

皮埃尔·居里（Pierre Curie）因与妻子玛丽（Marie）一起获得1903年诺贝尔物理学奖（Nobel Prize of physics）而闻名，1880年，他与弟弟雅克·居里（Jacques Curie）一起发现了压电效应。然而，兄弟俩当时并没有发现逆压电效应，即电使晶体变形。加布里埃尔·利普曼（Gabriel Lippmann）是法国-卢森堡的物理学家，次年他被认为发现了逆效应，这导致他在1883年发明了利普曼静电计，这是第一台实验心电图（ECG）机运行的核心设备。。

Piezoelectric crystals are used to control precise movements in microscopes.

压电效应的独特特性是，在极低的电流水平下，通常会产生数千伏的电能电位差。这使得即使是很小的压电晶体也成为在燃气炉等点火设备中产生火花的有用对象。压电晶体的其他常见用途包括控制显微镜、打印机和电子钟的精确运动。

压电效应发生的过程基于晶格的基本结构。晶体通常具有电荷平衡，正负电荷沿着晶格的刚性平面精确地相互抵消。当对晶体施加物理应力破坏电荷平衡时，能量通过电荷载体转移，在晶体中产生电流。在逆压电效应下，向晶体施加外部电场将使中性电荷状态不平衡，从而导致机械应力和晶格结构的轻微调整。。

截至2011年，压电效应已被广泛垄断，应用于从石英钟到热水器点火器、便携式烤架，甚至一些手持式打火机的所有领域。在计算机打印机中，微小的晶体被用于喷墨喷嘴，以阻止墨水流动。当电流作用于它们时，它们会变形，允许墨水以精心控制的体积流向纸张，从而生成文本和图像。

压电效应还可用于手表中的微型扬声器产生声音，以及用于测量物体之间距离的声波传感器，如建筑行业中的螺柱定位仪。超声波传感器也基于压电晶体和许多麦克风。截至2011年，他们使用钛酸钡、钛酸铅或锆酸铅制成的晶体，其产生的电压低于罗谢尔盐，罗谢尔盐是这些技术早期的标准晶体。。

从2011年起，利用压电效应的最先进技术之一是扫描隧道显微镜（STM），用于目视检查原子和小分子的结构。STM是纳米技术领域的基本工具。STM中使用的压电晶体能够在几纳米或十亿分之一米的范围内产生可测量的运动。

发表于 2022-02-10 22:17
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分类：科学

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