La piézoélectricité est la capacité de certains matériaux à générer une charge électrique en réponse à une contrainte mécanique appliquée. Le mot piézoélectricité désigne l'électricité résultant de la pression et de la chaleur latente. Il est dérivé du grec piezein, qui signifie serrer ou presser, et electric ou electron, qui désigne l'ambre, l'une des premières substances à présenter cet effet.
Lorsqu'un matériau piézoélectrique est soumis à une contrainte mécanique, les atomes de la structure cristalline se réorganisent de telle sorte qu'un côté du cristal devient légèrement chargé positivement, tandis que l'autre côté devient légèrement chargé négativement. Cette séparation des charges crée un champ électrique à l'intérieur du matériau. Lorsque le matériau est ensuite connecté à un circuit externe, le courant circule dans le circuit en réponse à la contrainte appliquée.
Les matériaux piézoélectriques les plus courants sont les céramiques, comme le titanate de zirconate de plomb (PZT), mais la piézoélectricité est également présente dans certains cristaux, comme le quartz. La piézoélectricité est utilisée dans de nombreuses applications, notamment les sonars, les microphones, les amortisseurs de vibrations et les capteurs de pression.
Qu'est-ce que l'effet piézoélectrique en mots simples ?
L'effet piézoélectrique est la capacité de certains matériaux à générer une tension électrique en réponse à une contrainte mécanique appliquée. Le mot "piézoélectrique" est dérivé du grec piezo, qui signifie presser ou serrer, et electric, qui signifie avoir la capacité de produire de l'électricité.
L'effet piézoélectrique est basé sur le fait que certains matériaux, tels que les cristaux de quartz ou de sel de Rochelle, se polarisent électriquement lorsqu'ils sont soumis à une contrainte mécanique. Cela signifie que les molécules du cristal s'alignent de telle sorte qu'une extrémité de la molécule se charge positivement et l'autre négativement.
Lorsque la contrainte est supprimée, les molécules reprennent leur orientation initiale, mais les charges demeurent. C'est ce qu'on appelle "l'effet piézoélectrique inverse".
L'effet piézoélectrique peut être utilisé pour générer de l'électricité ou pour convertir l'électricité en énergie mécanique. Par exemple, les capteurs piézoélectriques sont utilisés dans certains types de microphones pour convertir les ondes sonores en signaux électriques.
Les matériaux piézoélectriques sont également utilisés dans certains types de moteurs électriques, où l'effet piézoélectrique inverse est utilisé pour convertir l'énergie électrique en énergie mécanique.
Où la piézoélectricité est-elle utilisée ?
La piézoélectricité est utilisée de nombreuses façons différentes, mais l'une des applications les plus courantes concerne les téléphones portables. L'effet piézoélectrique est utilisé pour générer de l'électricité à partir des vibrations du téléphone, qui peut ensuite être utilisé pour alimenter le téléphone. Il s'agit d'un moyen très efficace de produire de l'électricité, ce qui signifie que les téléphones mobiles peuvent être alimentés sans avoir besoin d'une batterie. La piézoélectricité peut-elle charger une batterie ? Oui, la piézoélectricité peut être utilisée pour charger une batterie. Lorsqu'un matériau piézoélectrique est soumis à une contrainte mécanique, il produit une tension entre ses électrodes. Cette tension peut être exploitée et utilisée pour charger une batterie. Quel matériau est utilisé pour la piézoélectricité ? Divers matériaux peuvent être utilisés pour les applications piézoélectriques, notamment certaines céramiques, certains cristaux et certains plastiques. Les matériaux piézoélectriques les plus courants sont les céramiques de titanate de zirconate de plomb (PZT), qui sont utilisées dans de nombreuses applications, notamment les sonars, l'imagerie médicale et le contrôle des vibrations. Quelle puissance un piézoélectrique peut-il produire ? Un générateur piézoélectrique peut produire une gamme de tensions et de courants, en fonction de sa taille et du matériau dont il est constitué. Les plus grands générateurs piézoélectriques peuvent produire environ 5 kilowatts (kW) de puissance.