压电发电机效应的工作原理，发电机是如何工作的？
博扬智能
2021-11-04
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电气工程的一个主要部分侧重于从我们周围的其他能源发电的新方法，而另一个主要部分侧重于调节它。一种新型传感器可以直接将机械能转化为电能，而不需要发电机(压电发电机)的典型旋转运动。
因为压电发电机不需要运动部件，所以它可以做得非常紧凑、可靠和持久。这也使信号调整更容易。压电元件有很多种。如下图所示，每个元素都有不同的形状和特征。本文详细讨论了压电发电机的工作原理和特点。
什么是压电效应及其工作原理？
压电是通过对一些材料施加机械应力而产生的电，如晶体(应时)、陶瓷(锆钛酸铅)，甚至一些生物材料，如骨骼和脱氧核糖核酸。
实际的机制涉及到电偶极子的产生，电偶极子是相隔很短距离的两个相反的电荷，在晶体结构上可以和条形磁铁相比。当对晶体施加力时，晶格结构的微小变化会导致电偶极子的形成，从而在晶体表面产生电压。该电压可提供少量电荷，并可用于为外部电路供电。这种效应反过来起作用，施加在压电元件上的电压将使其沿平面变形。这就是压电蜂鸣器和超声波换能器的工作原理。
让我们仔细看看常见的压电材料应时。应时是一种晶体形式的复合二氧化硅，它有一个硅原子和四个氧原子，排列成六边形。通常，六边形的每个顶点都有一个交替排列的氧或硅原子。
每个原子携带一个小电荷。在应时的例子中，氧原子带负电荷，硅原子带正电荷。因为原子的排列距离相等，所以每个顶点的电荷是平衡的，没有净偶极矩。
当晶体沿着六边形的两个相对侧变形时，结构变得平坦，现在两端相对顶点之间的距离增加。这导致沿着中心轴的电荷不平衡，导致小的偶极矩。这个偶极矩产生一个垂直于施加在晶体上的力的小电压。
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