Страница:Радиофронт 1936 г. №20 (полн).djvu/23

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


Кварц представляет собой химическое соединение (SiG2) кремния (Si) с кислородом (О), причем два атома кислорода вступают в соединение с одним атомом кремния. Ввиду того, что каждый атом кислорода (рис. 4) имеет 6 внешних электронов, а кремний Si, занимающий 14-е место в Менделеевской системе, имеет их' 4 (рис. 5), то каждый атом кислорода присоединяет к себе по 2 электрона, образуя устойчивую rpyfmy. В результате этого в таком соединении каждый атом кислорода будет обладать двумя избыточными отрицательными электрическими зарядами, так как число периферийных электронов у него будет 10, в то время как заряд его ядра остается прежним. Атом же кремния, потеряв 4 электрона, будет иметь 4 избыточных положительных заряда, так как ядро его имеет 14 положительных зарядов, а после соединения с кислородом у него осталось всего 10 периферийных электронов (рис. 6). На осноие большого количества рентгенограмм, снятых с кристаллов пьезоэлектрического кварца, и его физических свойств, как-то: лучевращение, лучепреломление и т. д., была построена модель молекулы пьезоэлектрического кварца, позволяющая чрезвычайно просто об’яснить его пьезоэлектрические свойства (рис. 7). Молекула кристалла имеет ту же форму, что и сам кристалл. Следовательно, атомы, составляющие молекулу кварца, доляиСя представлять собой шестигранную призму. По ребрам этой призмы в чередующемся порядке расположены либо один атом кремния Si, либо два атома кислорода 0, т. е. элементарный кристалл представляет собою соединение c5(SiOv). Исходя из вышеизложенного, с электрической точки зрения можно считать, что на каждом ребре имеется 4 электрических заряда, т. е. либо 4 положительных заряда атома Si либо 4 отрицательных заряда двух атомов 0. Если такую молекулу поместить между металлическими электродами 7 и 2 (рис. 8), то в нормальном состоянии мы на обкладках не обнаружим никаких электрических зарядов, так как влияние 4 положительных зарядов, прилегающих’ к обкладке 7, будет компенсироваться влиянием 8 отрицательных зарядов, находящихся несколько дальше от этой обкладки. Точно так же влияние 4 отрицательных зарядов, прилегающих к обкладке 2, будет компенсироваться несколько далее отстоящими восемью положительными зарядами двух атомов Si. Если же мы эти обкладки сожмем, то в результате упругих свойств молекула сократится по оси X, обкладка 7 приблизится к 8 отрицательным зарядам четырех атомов 0, а обкладка 2 приблйзится к 8 полЬжи- телыным зарядам двух атомов Si.

В результате этого обкладка 7 попадет под преобладающее влияние 8 отрицательных зарядов, а обкладка 2 под преобладающее влияние 8 положительных и н& обкладке 7 с внешней стороны образуется свободный отрицательный электрический заряд, а на, обкладке 2 — свободный положительный. Совершенно очевидно, что чем сильнее будет сжатие, тем ближе подойдут обкладки к зарядам и тем больше будет преобладающее влияние соответствующих зарядов на пластинки, а следовательно, и тем больше будет величина, свободных зарядов, появляющихся на обкладках. i

Если растянуть молекулу в направлении оси X или, что то же самое, сжимать по оси у, то, очевидно, обкладка 7 удалится от 8 отрицательных зарядов четырех атомов 0 и в результате превалирующего влияния 4 положительных зарядов прилегающего к ней атома Si на ее внешней стороне образуется свободный положительный электрический заряд.

Точно так же электрод 2, удалившись от 8 положительных зарядов двух атомов Si, попадет под преобладающее влияние 4 отрицательных зарядов двух атомов 0 и на его поверхности появится свободный отрицательный электрический заряд.

Этим об’ясняется прямой пьезоэлектрический эффект, т. е. появление электрических зарядов под влиянием упругой деформации пьезоэлектрического кварца.

Обратный пьезоэлектрический эффект, т. е. упругую деформацию пьезоэлектрического кварца под влиянием подводимых электрических зарядов, можно об’яснить следующим образом. Если мы электроду 7 сообщим положительный электрический заряд, а электроду 2 —• отрицательный, то очевидно, что в этом случае атом Si, прилегающий к обкладке 7 и имеющий положительный электрический заряд, и два атома 0, прилегающие к обкладке 2 и имеющие отрицательные заряды, будут испытывать усилие, сжимающее кристалл в направлении оси X. Четыре атома 0 и два атома . Si отстоящие на некотором расстоянии от обкладок, будут притягиваться к обкладкам. Очевидно, в этом случае кристалл должен уменьшить свои размеры в направлении оси X. Если полярность электродов переменить, . т. е. обкладке 1 сообщить отрицательный электрический заряд, а обкладке ' 2 — положительный, то, очевидно, в этом случае обкладки, отталкиваясь от одноименных зарядов и притягивая к себе прилегающие разноименные заряды, вызовут увеличение размеров кристалла в направлении оси X.

Эти же рассуждения можно применить и в отношении используемых на практике пластинок. Пьезоэлектрическую пластинку можно себе представить как труп (у правильно расположенных пьезоэлектрических кристалликов (рис. 9), которые ведут себя согласно выше описанному.

Если такую пластинку покрыть электродами и сжимать ее в направлении оси X, то одновременно будут деформироваться все кристаллики и на электродах появятся свободные электрические заряды.

Если к пластинке, покрытой электродами, подвести электрическое напряжение, то претерпят деформацию все отдельные кристаллики, а следовательно, и вся пластинка в целом.

Если пьезопластинку с электродами включить в схему колебательного контура, частота которого настроена в резрнанс с периодом механических колебаний самой пластинки, то вследствие периодического воздействия колебательного напряжения на пластинку и резонансного эффекта она будет сильно колебаться, т. е. периодически менять свои размеры. Это явление обычно и используется в радиотехнике.

Из иностранных журналов

Новый сплав для динамиков

Американская фирма Continental Motors Corporations of America сообщает о предстоящем выпуске динамиков с постоянными магнитами из нового сплава, называющегося Perm-O-Fluk. Этот сплав якобы значительно превосходит по своим качествам все ныне применяемые сплавы.

Новый сплав разработан в лабораториях этой фирмы.

У

21