Põhiline erinevus magnetostriktsiooni ja piesoelektrilise efekti vahel on see, et piesoelektriline efekt võib põhjustada elektrienergia otsese muundamise mehaaniliseks energiaks, samas kui piesoelektriline efekt võib muuta magnetvälja energia mehaaniliseks energiaks.
Magnetostriktsioon on magnetiliste materjalide omadus, mis võib põhjustada nende materjalide kuju või mõõtmete muutumist magnetiseerimisprotsessi käigus. Piesoelektriline viitab teatud tahkete materjalide omadusele, mis võivad mehaanilise pinge mõjul elektrilaengut koguda.
Mis on magnetostriktsioon?
Magnetostriktsioon on magnetiliste materjalide omadus, mis võib põhjustada nende materjalide kuju või mõõtmete muutumist magnetiseerimisprotsessi käigus. Tavaliselt on materjali magnetiseerimisel variatsioone, mis tulenevad rakendatavast magnetväljast, mis muudab magnetostriktsiooni deformatsiooni kuni küllastusväärtuse saavutamiseni.
Joonis 01: Magnetostriktiivsetest materjalidest koosnev muundur
Magnetostriktsiooni mõju põhjustab energiakadu, mis tekib tundlikes ferromagnetilistes südamike hõõrdumise tõttu. Veelgi enam, see efekt põhjustab trafodest kostuvat madalat suminat. Seda seetõttu, et võnkuvad vahelduvvoolud tekitavad muutuva magnetvälja.
Tavaliselt on magnetilisel materjalil alad, mida nimetatakse domeenideks, millest igaühel on ühtlane magnetiseeritus. Kui rakendame magnetvälja, kipuvad domeenide vahelised piirid domeenide pöörlemise ajal nihkuma. Need kaks mõju võivad põhjustada materjali mõõtmete muutumise.
Mis on piesoelektriline efekt?
Piesoelektriline viitab teatud tahkete materjalide omadusele, mis võivad mehaanilise pinge mõjul elektrilaengu koguda. Teisisõnu viitab see rõhust ja varjatud kuumusest tulenevale elektrile. See termin pärineb kreeka keelest, kus piezin tähendab pigistamist või pressimist ja elektron tähendab merevaigu (varajane elektrilaengu allikas). Seda omadust nimetatakse piesoelektrilisuseks ja seda omadust näitavad materjalid hõlmavad kristalle, teatud keraamikat ja bioloogilisi aineid, nagu luud, DNA ja mitmesugused valgud.
Joonis 02: Piesoelektriline tasakaal
Tavaliselt võib piesoelektriline efekt viia lineaarse elektromehaanilise interaktsioonini mehaaniliste ja elektriliste olekute vahel kristalsetes materjalides, millel puudub inversioonisümmeetria. Pealegi on see efekt pöörduv, kuna materjalid, mis võivad näidata piesoelektrilist efekti, võivad avaldada ka vastupidist efekti (see on mehaanilise pinge tekitamine, mis tuleneb rakendatud elektriväljast).
Piesoelektrilise efekti olemus on väga sarnane tahkete ainete elektrilise dipoolmomendi omaga. Dipooli tiheduse või polarisatsiooni saab hõlpsasti arvutada, liites dipoolmomendid kristallograafilise ühiku elemendi ruumala kohta. Tavaliselt kalduvad naaberdipoolid joonduma Weissi domeenidena tuntud piirkondades. Seda joondusprotsessi nimetatakse poleerimiseks, kus materjalidele rakendatakse kõrgel temperatuuril tugev elektriväli. Siiski ei saa kõiki piesoelektrilisi materjale poleerida.
Mis vahe on magnetostriktsioonil ja piesoelektrilisel efektil?
Magnetostriktsioon ja piesoelektriline efekt on olulised keemilised mõisted. Peamine erinevus magnetostriktsiooni ja piesoelektrilise efekti vahel on see, et piesoelektriline efekt võib põhjustada elektrienergia otsese muundamise mehaaniliseks energiaks, samas kui piesoelektriline efekt võib muuta magnetvälja energia mehaaniliseks energiaks.
Allpool olev infograafik esitab erinevused magnetostriktsiooni ja piesoelektrilise efekti vahel tabelina, et kõrvuti võrrelda.
Kokkuvõte – magnetostriktsioon vs piesoelektriline efekt
Magnetostriktsioon on magnetiliste materjalide omadus, mis võib põhjustada nende materjalide kuju või mõõtmete muutumist magnetiseerimisprotsessi käigus. Piesoelektriline viitab teatud tahkete materjalide omadusele, kus need materjalid võivad mehaanilise koormuse korral elektrilaengu koguda. Peamine erinevus magnetostriktsiooni ja piesoelektrilise efekti vahel on see, et piesoelektriline efekt võib põhjustada elektrienergia otsese muundamise mehaaniliseks energiaks, samas kui piesoelektriline efekt võib muuta magnetvälja energia mehaaniliseks energiaks.
