Kluczowa różnica między magnetostrykcją a efektem piezoelektrycznym polega na tym, że efekt piezoelektryczny może powodować bezpośrednie przekształcenie energii elektrycznej w energię mechaniczną, podczas gdy efekt piezoelektryczny może przekształcić energię pola magnetycznego w energię mechaniczną.
Magnetostrykcja to właściwość materiałów magnetycznych, która może powodować zmianę kształtu lub wymiaru tych materiałów podczas procesu namagnesowania. Piezoelektryczny odnosi się do właściwości pewnych materiałów stałych, które mogą gromadzić ładunek elektryczny po przyłożeniu naprężenia mechanicznego.
Co to jest magnetostrykcja?
Magnetostrykcja to właściwość materiałów magnetycznych, która może powodować zmianę kształtu lub wymiaru tych materiałów podczas procesu namagnesowania. Zazwyczaj namagnesowanie materiału ma zmiany, które występują z powodu przyłożonego pola magnetycznego, które zmienia odkształcenie magnetostrykcyjne aż do osiągnięcia wartości nasycenia.
Rysunek 01: Przetwornik złożony z materiałów magnetostrykcyjnych
Efekt magnetostrykcji powoduje utratę energii, która ma miejsce w wyniku nagrzewania się tarcia w podatnych rdzeniach ferromagnetycznych. Co więcej, efekt ten odpowiada za niskotonowe buczenie dochodzące z transformatorów. Dzieje się tak, ponieważ oscylujące prądy przemienne mają tendencję do wytwarzania zmiennego pola magnetycznego.
Zazwyczaj materiał magnetyczny ma obszary zwane domenami, z których każda ma równomierne namagnesowanie. Jeśli zastosujemy pole magnetyczne, granice między domenami mają tendencję do przesuwania się, podczas gdy domeny obracają się. Te dwa efekty mogą spowodować zmianę wymiarów materiału.
Co to jest efekt piezoelektryczny?
Piezoelektryczny odnosi się do właściwości pewnych materiałów stałych, które mogą akumulować ładunek elektryczny po przyłożeniu naprężenia mechanicznego. Innymi słowy, odnosi się do elektryczności wynikającej z ciśnienia i ciepła utajonego. Termin ten pochodzi z języka greckiego, gdzie piezin oznacza ściskanie lub prasę, a elektron oznacza bursztyn (wczesne źródło ładunku elektrycznego). Ta właściwość nazywa się piezoelektrycznością, a materiały wykazujące tę właściwość obejmują kryształy, niektóre materiały ceramiczne i materię biologiczną, taką jak kości, DNA i różne białka.
Rysunek 02: Waga piezoelektryczna
Zazwyczaj efekt piezoelektryczny może prowadzić do liniowego oddziaływania elektromechanicznego między stanami mechanicznymi i elektrycznymi w materiałach krystalicznych bez symetrii inwersji. Co więcej, efekt ten jest odwracalny, ponieważ materiały, które mogą wykazywać efekt piezoelektryczny, mogą również wykazywać odwrotność tego efektu (jest to generowanie naprężenia mechanicznego, które pochodzi z przyłożonego pola elektrycznego).
Charakter efektu piezoelektrycznego jest bardzo podobny do elektrycznego momentu dipolowego w ciałach stałych. Możemy łatwo obliczyć gęstość dipolową lub polaryzację, sumując momenty dipolowe na objętość krystalograficznej komórki elementarnej. Zazwyczaj sąsiednie dipole mają tendencję do wyrównywania się w regionach znanych jako domeny Weissa. Ten proces wyrównywania nazywa się poling, w którym silne pole elektryczne jest przykładane do materiałów w podwyższonych temperaturach. Jednak wszystkie materiały piezoelektryczne nie mogą być biegunowe.
Jaka jest różnica między magnetostrykcją a efektem piezoelektrycznym?
Magnetostrykcja i efekt piezoelektryczny to ważne pojęcia chemiczne. Kluczową różnicą między magnetostrykcją a efektem piezoelektrycznym jest to, że efekt piezoelektryczny może powodować bezpośrednie przekształcenie energii elektrycznej w energię mechaniczną, podczas gdy efekt piezoelektryczny może przekształcić energię pola magnetycznego w energię mechaniczną.
Poniższa infografika przedstawia różnice między magnetostrykcją a efektem piezoelektrycznym w formie tabelarycznej do bezpośredniego porównania.
Podsumowanie – magnetostrykcja a efekt piezoelektryczny
Magnetostrykcja to właściwość materiałów magnetycznych, która może powodować zmianę kształtu lub wymiaru tych materiałów podczas procesu namagnesowania. Piezoelektryczny odnosi się do właściwości pewnych materiałów stałych, w których materiały te mogą gromadzić ładunek elektryczny po przyłożeniu naprężenia mechanicznego. Kluczową różnicą między magnetostrykcją a efektem piezoelektrycznym jest to, że efekt piezoelektryczny może powodować bezpośrednie przekształcenie energii elektrycznej w energię mechaniczną, podczas gdy efekt piezoelektryczny może przekształcić energię pola magnetycznego w energię mechaniczną.
