Hầu hết các thiết bị hiện đại sử dụng các hiệu ứng điện tử như một bộ phận của bảng mạch in (PCB). ví dụ, đồng hồ thạch anh cần điện áp để điều chỉnh thời gian. Ngoài ra, microphone và thậm chí Siri yêu quý của bạn cũng cần nó để nhận diện giọng nói. Nhưng điện tử hoạt động như thế nào? tất cả các vật liệu điện tử đều có các thuộc tính riêng. các tính năng này cho phép chúng tích hợp một cách hoàn hảo với hầu hết các công nghệ hiện đại. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn một hướng dẫn đầy đủ về cách các nguyên lý điện áp hoạt động trong cuộc sống hàng ngày.
điện áp hoạt động như thế nào
hình minh họa điện áp.
nguồn:
HTTPS://www.audiowell.com/technology/187.html
điện áp là một thuật ngữ được tạo ra bởi hai anh em nhà khoa học pháp, Jacques Curie và Pierre Curie. sau khi phát hiện ra rằng áp lực lên hai viên thạch anh (hoặc vài tinh thể) sẽ tạo ra một điện tích.
Piezo đến từ tiếng Hy Lạp “piece in”, có nghĩa là đè nén hoặc đè nén. Vì vậy, điện áp có nghĩa là ép hai tinh thể để tạo ra điện. các tinh thể điện tử giúp chuyển đổi năng lượng cơ khí (năng lượng âm thanh) thành các tín hiệu điện mà các thiết bị điện tử có thể xác định.
công nghệ này đang phát triển rất nhanh. nhiều công ty đang sử dụng hiện tượng này như là nền tảng cho các công nghệ tiên tiến hơn. ví dụ, các cảm biến âm thanh gốm sứ mới là sản phẩm của công nghệ điện áp.
hiệu ứng điện áp là gì?
minh họa hiệu ứng điện áp.
Hiệu ứng điện tử là khả năng của hai vật liệu được ép đẩy với nhau để tạo ra một dòng điện. Áp dụng các căng cơ khí lên các vật liệu này có thể giúp tạo ra các điện tích âm dương thay thế trên vật liệu, kết quả là tạo ra một trường điện hiệu quả.
tuy nhiên, tính chất độc đáo này của điện áp cũng có thể đảo ngược. Một vật liệu có hiệu ứng điện tử trực tiếp cũng có hiệu ứng điện phản ứng.
Hiệu ứng điện ngược có ích trong rất nhiều lĩnh vực liên quan đến việc tạo ra, phát hiện và lan truyền âm thanh. Ngoài ra, nó còn bao gồm cân bằng vi lượng, máy móc phát sáng, tạo tần số điện tử, tạo áp suất cao v. v…
hiệu ứng điện áp dương
hình minh họa điện tử và điện tử.
nguồn:
https:// www. cambridge. org/ core/ journals/ mrs-bulletin/ article/ leadfree-piezoelectric gốm-trạng thái và triển vọng/ 533 f 8 b 4 f 91 b 57 a 04 c 2 e 70 d 372 d 4627 e 5
như đã nói, ép đẩy các tinh thể điện tử sẽ tạo ra điện tử.
Trong minh họa, khi bạn đặt một vật liệu điện tử không dẫn điện giữa hai mảnh kim loại và ép chúng với nhau, chúng tạo ra một dòng điện. tấm kim loại đóng vai trò như một máy truyền điện.
dòng điện đó tạo ra dòng điện, gọi là điện áp.
hiệu ứng điện áp ngược
Hiệu ứng điện ngược xuất hiện khi bạn sử dụng điện xoay chiều để nổi hoặc co lại vật liệu điện tử. Vì vậy, nó tạo ra phản điện–để chuyển điện thành năng lượng cơ học.
Sử dụng phương pháp này có thể hữu ích cho việc tạo các thiết bị tạo ra âm thanh, như các loa điện áp và các micro điện điện áp. các thiết bị điện tử này rất hữu ích vì chúng mỏng và có thể được cài đặt vào các thiết bị nhỏ. tương tự, nó cũng được áp dụng cho các thiết bị như cảm biến sonar và sóng siêu âm y tế.
https://www.youtube.com/watch?v=P9Kod4q-8XM
vật liệu điện áp
tất cả các loại vật liệu tự nhiên và nhân tạo đều cho thấy hiệu ứng điện áp. Khi bạn áp dụng áp lực và áp dụng điện áp cao để biến dạng, chúng tạo ra điện.
thông thường, những vật liệu này không dẫn điện. đó là cách duy nhất mà hiệu ứng điện áp có thể xảy ra.
các vật liệu điện tử được chia thành hai loại:
bóng bán kính điện áp
gốm sứ điện tử
các ví dụ về các vật liệu điện tự nhiên là berlin, quartz, muốn rochelle, đá điện… Các ví dụ về vật liệu điện tử nhân tạo bao gồm chất lượng chì (PZT), chất lượng chất lượng, suốt và chất lithium.
so với vật liệu sinh học, vật liệu nhân tạo hiệu quả hơn và sử dụng vật liệu cao hơn. Ví dụ, khi áp dụng cùng một áp suất, chì bạch cung tạo ra điện áp cao hơn so với thạch anh, cũng như khi áp dụng dòng điện cao lên cả hai vật liệu.
vật liệu điện áp
Ứng dụng
lò đốt khí ga, lò đốt bằng điện áp
ngày nay, bộ chuyển đổi điện áp và các ứng dụng cảm biến ở khắp mọi nơi. mỗi thiết bị trên thị trường ngày nay có thể có một số vật liệu điện áp.
Lấy ví dụ tàu điện ngầm ở Tokyo. nó sử dụng nguyên lý này như một nguồn năng lượng thay thế.
đây là một số ứng dụng hàng ngày điển hình của các nguyên lý điện áp.
bộ cảm biến điện áp
bộ cảm biến điện tử chuyển đổi các kích thước vật lý thành các lực tác động trên hai mặt đối diện của một cấu phần cảm biến. một cách ngắn gọn, các cảm biến phát hiện ra sự thay đổi của áp suất do âm thanh gây ra.
chúng không cần điện áp bên ngoài, tạo ra kết quả bằng cách áp dụng áp lực.
Các cảm biến đo điện áp rất dễ bị ảnh hưởng, vì vậy chúng rất phù hợp với các thiết bị âm thanh cao tần như cảm biến siêu âm cho hình ảnh y tế và giám sát máy móc công nghiệp.
các bộ cảm biến điện tử có những thuộc tính chính sau:
Thứ nhất, độ bền cao và kích thước mỏng
Thứ hai, độ bền cơ học cao
Sau đó, độ ổn định cao và độ dẻo dai cao
Hơn nữa, phạm vi tần số rộng
và khả năng chống va chạm
và cuối cùng là đầu ra áp suất cao
điện áp cao và nguồn điện
sử dụng bộ khói điện tử
đây là ứng dụng phổ biến nhất của các nguyên lý điện áp. ví dụ tốt nhất là lò nướng khí và bật lửa điện. Thêm vào đó, bạn chỉ cần nhấn nút, cái búa sẽ đập vào bóng bán dẫn. và tạo ra đủ tia lửa để kích hoạt khí.
động cơ
Lợi thế chính của hiệu ứng điện áp là sự thay đổi nhỏ tương ứng với các ứng dụng áp suất cao, làm cho nó rất phù hợp để sử dụng trong các vị trí cực kỳ chính xác.
đó là lý do tại sao các động cơ điện từ có nhiều lợi thế hơn các động cơ điện từ truyền thống. Hơn nữa, mặc dù chúng thường nhỏ hơn và nhỏ gọn hơn, chúng cũng cung cấp nhiều lực và mốc xoắn hơn.
Ngoài ra, trường điện từ không ảnh hưởng đến hiệu năng của các thiết bị điện áp, làm cho chúng thích hợp hơn để bắt đầu và dừng lại nhanh chóng.
bộ điều khiển điện xoay
biểu tượng bộ xử lý điện tử.
nguồn:
HTTPS://www.mdpi.com/1996-1073/13/11/2866
Các thiết bị được kích hoạt bằng cách sử dụng các hiệu ứng điện ngược để cung cấp điện cho các thiết bị như chữ nổi và máy đan. bên trong hệ thống hoạt động, vật liệu điện tử được đặt giữa một tấm kim loại và một thiết bị hoạt động.
việc áp dụng dòng điện cao vào hệ thống này có thể dẫn đến việc vật liệu điện tử giữa giãn nổi và co lại, do đó cho phép các hoạt động di chuyển theo nhịp điện.
những động cơ này rất có lợi, đặc biệt là trong các thiết bị cần định vị chính xác, như các tấm gương trong vệ tinh. Ngoài ra, do thiết kế đơn giản và bộ phận di động tối thiểu, chúng rất phù hợp với các thiết bị nhỏ như máy ảnh và điện thoại di động.
lợi ích và nhược điểm của hiệu ứng điện áp
mặc dù tất cả những lời khen ngợi này, có một số hạn chế về điện áp. dưới đây là một số lợi ích chính của hiệu ứng điện.
máy phát điện điện
Các máy phát điện điện áp (cũng được gọi là PEGs) sử dụng các cảm biến điện áp để chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện mà không cần bất kỳ sự xoay vật lý nào, như thường thấy trong các máy phát điện truyền thống. do vậy, máy phát điện xoay chiều nhỏ, nhỏ gọn và rất dễ quản lý.
trong thế hệ này, máy phát điện điện áp là một bước đột phá rất được ưa chuộng trong lĩnh vực sản xuất điện. Mặc dù vẫn chưa thực hiện được, nhưng chúng có khả năng biến giấc mơ điện tử không dây tự cung cấp năng lượng thành hiện thực.
chúng ta có thể có một con đường dài trước khi chúng ta thực hiện ước mơ đó; tuy nhiên, máy phát điện điện tử đã được thực hiện là một nguồn điện tin cậy, ổn định và kiên trì cao. các chuyên gia cho rằng, trong tương lai không lâu, máy phát điện sẽ thay thế hầu hết nhu cầu điện của chúng ta.
máy phát điện-lợi ích và hạn chế
lợi ích
Trước hết, kích thước của nó rất đa dạng. do đặc tính độc đáo của nó, các thành phần điện áp có kích thước và thiết kế linh hoạt cao. chúng có thể phẳng như bạn cần để phù hợp với bất kỳ thiết bị nhỏ nào.
Thứ hai, điện piez sẽ thu thập năng lượng mà có thể sẽ bị lãng phí. Ví dụ, một động cơ điện áp được kết nối với một cây cầu đi bộ thu thập các rung động từ bước chân và chuyển đổi chúng thành điện. đó là một nguồn năng lượng thay thế và là một cách để giảm thiểu tiếng ồn.
hạn chế
chúng có nguồn điện hạn chế. máy phát điện cần dao động liên tục để tạo ra một nguồn điện ổn định. Do vậy, số lượng được tạo ra là tương ứng với mức ép được áp dụng. bạn có thể tăng đầu ra bằng cách tạo ra nhiều linh kiện. tuy nhiên, sau một thời điểm nhất định, lợi nhuận sẽ giảm bớt vì cần nhiều áp lực hơn để chạy hệ thống.
kết luận
Vậy, điện áp hoạt động như thế nào? tóm lại, vật liệu điện áp có thể dễ dàng chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện. các thuộc tính riêng của các vật liệu này làm cho chúng rất hữu ích trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật. đặc biệt là những khu vực mà chúng ta cần phải định vị chính xác.
các ứng dụng của công nghệ điện áp là không giới hạn và có rất nhiều khả năng để khám phá. Các nhà sản xuất công nghệ như WellPCB đang đứng đầu trong việc đưa công nghệ này vào cuộc sống hàng ngày.