Страница:Радио всем 1927 г. №19.djvu/19

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


я сурика. При встряхивании пылинки этой смеси электризуются от трения друг об друга—сера отрицательно, ■а сурик—положительно. При осторожном опыленйи кристалла частички серы «обираются преимущественно на. местах заряженных положительно, а пылинки сурика—на местах с отрицательным зарядом, придавая им желтоватую и красноватую окраску.

Если из кристалла кварца вырезать пластинку перпендикулярно к одной из

Черт. б. Направление стоячих волн в пластинке пьезокварца.

•электрических осей, как показано па ■черт. 2, то при сжатии ее о одной стороны пластинки у каждого' микроскопического кристаллика, из которых состоит поверхностный слой (черт. §), па воздух будут выходить три конца трех -электрических осей симметрия, два из которых будут заряжены электричеством одного знака (например плюс), .а третий—противоположным (напр. минус), и в результате на поверхности «кажется избыток одного заряда (в нашем примере положительного). П противоположной стороны пластинки получится избыток заряда обратного знака (в нашем примере отрицательного). При расширении пластинки знаки зарядов на ее широких гранях переменятся. Количество электричества, появляющееся на поверхности, будет строго пропорционально сжимающей силе, жаж это установил Кюри. Он даже устроил специальный приборчик, вроде весов, который позволяет точно от- шепшватъ определенные порции электричества, нагружая пьезокварцевую иластинку разными гирьками.

Если сближение ши удаление друг от друга молекул кварца вызывает внутри кристалла электрическую поляризацию, то л обратно, вызвав подобную поляризацию искусственно, например при помощи .внешнего электрического поля, Зарядив .одну сторону кварцевой пластинки положительно, а другую отрицательно, мы тем самым побудим молекулы сблизиться разойтись, в - зависимости от того, какую сторону пластинки мы будем заряжать положительно, ту ли, на которой при сжатии выделяется отрицательный заряд, или ту, на которой выделяется заряд положительный. ’ Пластинка’ при-

этом .своей внутренней поляризацией будет стараться противодействовать внешнему- полю и выделять на поверхности заряды, нейтрализующие его. Если сообщенные нами искусственно заряды будут совпадать о пьезоэлектрическими, она будет стремиться расшириться, если же они будут противоположны—сжатся.

Правда, это сжатие или расширение благодаря чрезвычайной ■ твердости и упругости кварца будет - крайне -незначительно. Толщина пластинки может измениться при этом разве на несколько миллионных долей мшшйметра при внешней разности потенциалов в несколько тысяч вольт, но тем не менее его можно обнаружить. Известный своими замечательными экспериментами американский физик Вуд, построил даже изящный маленький приборчик, позволяющий следить за изменениями вольтажа по ничтожным деформациям кварцевой пластинки. Он назвал его «кварцевый осциллограф». Конечно изготовление его и работа о ним требует большого искусства.

Что же произойдет, если мы поместим кварцевую пластинку в электрическое поле переменного тока? Очевидно, переменная поляризация в толще пластинки вызовет переменное сжатие и расширение ее в такт с переменным током. Подобное же с ;,тг*е будет испытывать пластинка, как и всякое твердое тело, если в ней образуется стоячая звуковая волна, подобная волнам в камертонах, струнах, пластинках Хладни и пр. Но для этого необходимо, чтобы частота звуковых колебаний была вполне определенной и соответствующей размерам звучащего тела. Кварцевую пластинку, зажатую между электродами, создающими внешнее поле, мы можем рассматривать как твердый стержень, закрепленный по концам. Стоячая волна* 2 *) может в ней появиться при условии, что пучность звуковых колебаний будет находиться посредине, а узлы—по краям, т. е. при такой частоте колебаний, когда длина звуковой волны в толще кварца будет ровно в 2 раза больше размеров пластинки, это будет длина волны собственных колебаний — собственного тона пластинки. Если толщина пластинки 10 миллиметров, то длина ее звуковой волны будет 20 миллиметров. Чтобы определить частоту, при которой появится эта стоячая волна, нам необходимо знать скорость распространения звука в кварце, так как длина волны скорости распространения

частоту колебаний.

В различных твердых телах скорость звука тем больше, чем больше их упругость и в кристаллах кварца она достигает . громадной величины, приблизительно 6 000 метров в секунду.

2 О стоячих волнах см. „Р. В.“ № 18

стр- 436.

При такой скорости необходима громадная частота колебаний, чтобы создать в нашей пластинке, толщиною всего в 10 миллиметров, стоячую волну, она должна быть около 300 000 колебаний в секунду. Это будет как раз та частота, 300 килоциклов,^ какую имеет передатчик, дающий волну в 1000 метров. Если мы его соединим с обкладками нашей пластинки, то вынужденное колебание ее под. влиянием внешнего переменного . электрического поля от передатчика как раз- совпадет по своему периоду с собственным периодом пластинки и пастушит своеобразное явление резонанса между звуковыми колебаниями пластинки и электрическими колебаниями передатчика. Электрические колебания начнут раскачивать пластинку, и она придет в интенсивные механические (звуковые) колебания, так что даже может распасться на мелкие кусочки.

Пьезоэлектричество будет при этом играть роль как ,бы особого трансформатора, превращающего энергию электрических колебаний в энергию колебаний механических, и мы будем наблюдать своеобразный процесс превращения одного вида энергии в другой. Конечно это будет иметь место только при точных совпадениях периодов пластинки и генератора. Достаточно расстроить резонанс, изменив длину волны передатчика, и колебания пластинки прекращаются.

Пластинки меньших размеров имеют и более короткий собственный период, более короткую собственную звуковую волну, и резонирует на колебания большей частоты.

Конечно звуковые колебания столь высокого тона лежат далеко за пределами слышимости и воспринимать их непосредственно мы не можем. Чтобы убедиться в том, что пластинка действительно колеблется, доктор Мейсснер рекомендует обсыпать ее порошком ликоподия 8). Когда пластинка црихо-

Черт. 6. Схема кварцевого генератора.

дит в движение, пылинки ликоподия разлетаются во все стороны, отскакивал от вибрирующей пластинки, как пробковый шарик, подвешенный на нитке отскакивает от ножек звучащего ка-

В

мертона.

Другой способ обнаружить колебания пластинки состоит в восприятии биений между колебаниями пластинки и ко-

3 Ликоподий—растение с мелкими в виде желтого порошка семенами, так называемое шгауновое семя.