Piezoelettricità?

Question

Volendo produrre energia elettrica con l'effetto piezoelettrico come ci si dovrebbe attrezzare, che tipo di corrente si otterrebbe (continua, alternata) e che caratteristiche di potenza e differenza di potenziale risulterebbero?
Se avete dei siti da cui posso attingere, prego di evidenziarli.

Answer 1

La piezoelettricità (la parola deriva dal greco piezein, pressione, compressione) è la proprietà di alcuni cristalli di generare una differenza di potenziale quando sono soggetti ad una deformazione meccanica. Tale effetto è reversibile e si verifica su scale dell'ordine dei nanometri.

Il funzionamento di un cristallo piezoelettrico è abbastanza semplice: quando viene applicata una pressione (o decompressione) esterna, si posizionano, sulle facce opposte, cariche di segno opposto. Il cristallo, così, si comporta come un condensatore al quale è stata applicata una differenza di potenziale. Viene quindi generata una corrente elettrica, detta corrente piezoelettrica, tra le facce opposte del cristallo. Al contrario, quando si applica una differenza di potenziale al cristallo, esso si espande o si contrae.

Dal punto di vista della struttura cristallina, i materiali piezoelettrici hanno normalmente varie configurazioni geometriche equivalenti dal punto di vista dell'energia, cioè della stabilità del sistema, ma orientate diversamente. Ad esempio il titanato di bario (BaTiO3) ha una cella di forma romboidale che può allungarsi lungo uno qualsiasi dei tre assi principali. Per fargli acquisire proprietà piezoelettriche il materiale viene riscaldato e immerso in un campo elettrico in modo da farlo polarizzare e raffreddato. Alla fine del processo il materiale ha tutte le celle deformate nella stessa direzione; è importante notare che solo lungo questa direzione si hanno proprietà piezoelettriche.

Answer 2

Lascia perdere. Il gioco non vale la candela. L' energia ottenuta da quella investita, sarebbe fallimentare. E' da dire che non si ottiene corrente ma differenza di potenziale. per forare la carta va bene; per far camminare un' auto va male. La corrente varia dai colpi o variazioni che produci. Se uno, è corrente continua per poco; se tanti, è corrente alternata fra un minimo e massimo istantanei, senza sinusoide; poco utilizzabile.

Answer 3

I materiali piezoelettrici generano elettricità se sono sottoposti a sollecitazioni meccaniche, ma se il carico è costante, non è costante la corrente prodotta, perchè la scarica è proporzionale alla derivata del carico, in effetti questi materiali sono usati come sensori per misurale le vibrazioni e non sono usati per fare misure su carichi costanti.
Quindi se tu vuoi produrre energia elettrica con materiali piezoelettrici, quando tu dai un colpo(ed esempio una martellata) il materiale dovrebbe generare un impulso elettrico, ma credo che sia positivo fino a quando la pressione cresce e poi negativo quando la pressione cala.
Perciò potresti fare un ponte a diodi che "raddrizza" la tensione e poi per rendere un po' più piatta mettere dei condensatori, ma onestamente non credo sia fattibile una applicazione "di potenza" di un generatore di questo tipo.

Answer 4

Viene prodotta energia elettrica con una rapida compressione di alcuni cristalli , tipo Quarzo.
Qualche sito : http://it.wikipedia.org/wiki/Piezoelettricit%C3%A0
Pdf : http://www.itgcosenza.it/appunti/piezoelettricita.pdf
Pdf univ. Ing. : http://www.antonio.licciulli.unile.it/tesine2003/Piezoceramici_part1.pdf

Answer 5

Nel 1880 i fratelli J. e P. Curie scoprirono che i cristalli di tormalina erano dotati della proprietà di manifestare una carica elettrica, se sottoposti a stress meccanico, e verificarono che tale carica elettrica risultava essere proporzionale allo stress meccanico applicato. Poco tempo dopo si osservò anche l’effetto opposto e cioè che gli stessi cristalli subivano una deformazione meccanica (strain) se sottoposti ad un campo elettrico. Questi due effetti definirono la piezoelettricità.Per giungere alla comprensione dei fenomeni che stanno alla base della piezoelettricità nelle ceramiche e in seguito all'ideazione di nuovi materiali dotati di questa caratteristica furono necessari tre passi fondamentali verificatisi dal 1940 in poi:
- La scoperta di materiali con elevata costante dielettrica;
-La scoperta che la causa di tale elevata costante dielettrica è la ferroelettricità;
-La scoperta del processo di polarizzazione.
In seguito a queste tre scoperte furono prodotti diversi materiali che sfruttano la piezoelettricità.
La piezoelettricità è quindi la capacità di alcuni materiali cristallini di manifestare una carica elettrica se sottoposti a stress meccanico (effetto diretto) oppure di deformarsi se sottoposti ad un campo elettrico (effetto inverso).Il requisito fondamentale affinché esistano interazioni piezoelettriche in un cristallo è che alcuni dei suoi assi posseggano intrinsecamente una polarità. Questa esigenza trae origine dal fatto che campo elettrico e polarizzazione sono grandezze con caratteristiche vettoriali e quindi unidirezionali, mentre stress meccanici sono grandezze tensoriali che non hanno caratteristiche esclusivamente unidirezionali.La polarità che il materiale deve possedere è propria solo di alcune classi cristalline dotate di una particolare simmetria e in linea di principio è assente negli altri cristalli e nei materiali isotropi. Tra questi ultimi sono comprese le ceramiche piezoelettriche cioè materiali dielettrici dotati di una struttura policristallina ed elevata costante dielettrica.Infatti, le ceramiche piezoelettriche sono intrinsecamente costituite da microdomini, cioè zone di piccole dimensioni, i cui momenti di dipolo elettrici sono orientati casualmente e quindi la loro risultante è nulla, impedendo così il verificarsi dell’effetto piezoelettrico. La direzione dei momenti di dipolo può essere variata sotto opportune condizioni e con particolari tecniche. La possibilità di variare la direzione dei dipoli è nota con il nome di “ferroelettricità” ed è dovuta a mutue interazioni di tipo elettrico fra le molecole del materiale che tendono ad allinearsi secondo precise direzioni.
Per ottenere proprietà piezoelettriche è necessaria una polarità che può essere conferita alla ceramica in maniera più o meno duratura mediante un procedimento di polarizzazione analogo alla magnetizzazione di un magnete permanente. Infatti, se si applica un campo elettrico costante per un certo periodo di tempo, tale campo elettrico fa nascere una carica netta positiva su un lato del materiale e una carica netta negativa sul lato opposto. Poiché la ceramica ha una elevata costante dielettrica il momento di dipolo rimane pressoché invariato una volta tolto il campo elettrico.Quindi la piezoelettricità deriva dalla reversibilità, in un cristallo polare, della direzione del dipolo elettrico per effetto di un campo elettrico applicato; ciò significa che il basso salto energetico esistente fra uno stato direzionale e l’altro può essere superato semplicemente per aumento della temperatura; la temperatura d’inversione della struttura è detta punto di Curie e attorno a queste transizioni cristalline la costante dielettrica relativa del materiale osserva la legge di Curie-Weiss:er-1=C/(T-T0)dove er è la costante dielettrica relativa, C è una costante detta di Curie (le dimensioni di tale costante sono quelle della temperatura), T è la temperatura [K], T0 è la cosiddetta temperatura di Curie [K].
Dopo il trattamento di polarizzazione il ceramico policristallino è assimilabile, agli effetti del comportamento elettrico, ad un cristallo piezoelettrico che presenta un momento di dipolo netto che risponderà linearmente al campo elettrico applicato o alla pressione meccanica.Per capire meglio il fenomeno piezoelettrico è necessario descrivere brevemente la piroelettricità e la ferroelettricità, due effetti che sono strettamente legati ad esso e che coinvolgono la struttura del materiale che li genera.
L’effetto della piroelettricità consiste nella comparsa di cariche sulla superficie di un materiale se sottoposto a riscaldamento uniforme. Esso riguarda i cristalli appartenenti alla classe in cui esiste un unico asse polare (e quindi un momento di dipolo elettrico) in condizioni di non distorsione e sono detti polari, presentano inoltre, oltre all’effetto piezoelettrico, quello piroelettrico.Per spiegare il fenomeno della piroelettricità occorre considerare che il cristallo, a riposo, è dotato di un dipolo che risulta dalla non coincidenza delle cariche positive e di quelli negative. Il dipolo interno, a riposo, è compensato dalle cariche sulla superficie del cristallo. Il riscaldamento uniforme del materiale provoca una variazione di intensità del dipolo, cioè una compressione o un allungamento del materiale stesso, e quindi permette il manifestarsi del fenomeno.Si definisce ferroelettricità la capacità di un cristallo polare di rovesciare il proprio dipolo elettrico sotto l’applicazione di un campo elettrico di intensità opportuna.La presenza del dipolo non sempre è sufficiente per avere ferroelettricità in quanto il campo elettrico da applicare per ottenere la sua inversione potrebbe essere di intensità tale da provocare la disgregazione del materiale oppure la disposizione degli atomi potrebbe essere asimmetrica e irreversibile. La ferroelettricità è quindi la proprietà che giustifica il processo di polarizzazione delle ceramiche piezoelettriche.
Questo è quello ke sn riuscita a trovare,sxo ti sarà utile,ciauz