Diskussion:Piezoelektrizität

Alte thematisch unzuordbare Diskussionsbeiträge

Zu kurz und nicht ganz korrekt! Ein neuer Beitrag in Arbeit. moino 04:39, 10. Dez 2003 (CET)

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..hier mein Beitrag, bitte prüfen, korrigieren und ergänzen! moino 23:49, 25. Jan 2004 (CET)

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wenn im Piezo-Bild Änderungen vorgenommen werden sollen bitte Nachricht, bin kein E-techniker.--Kino 22:01, 23. Jun 2005 (CEST)

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Und nun auf deutsch? hab immer noch nicht gepeilt was das sein soll ???

Habe noch einen Satz zur Erklärung hinzugeschrieben. Jetzt verstanden? Martinl 08:38, 8. Sep 2005 (CEST)

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Ich halte folgenden Satz für falsch und habe ihn gelöscht:

• Der Piezo-Effekt kann nur in bestimmten Materialien auftreten, die Isolatoren sind, nicht in Metallen.
  (richtig: keine LEITENDEN Materialien, falsch: nur Isolatoren. Zum Beispiel: Piezoeffekt in Halbleitern, sind keine Isolatoren. Oder schreibe ich hier Blödsinn?)

Hier bin ich mir nicht sicher, ob das stimmt:

• Für den Piezo-Effekt notwendig ist ein permanentes elektrisches Dipolmoment, das bei einer polaren Achse in einem Kristall auftritt. Polare Achsen besitzen keine Spiegelsymmetrie.
  

(glaube gibt Halbleiter ohne Dipolmoment, aber Piezoeffekt. Ich denke, daß im Ruhe-Zustand auch mal keine Spannung am Bauelement zu messen ist, erst bei Druck eine Verschiebung der Ladungsschwerpunkte auftreten kann. Das Material hat dann von vornherein kein Dipolmoment... Meinungen?) Degreen 02:09, 2. Mai 2006 (CEST)

Piezoelektrische Curie-Temperatur

Weiß jemand, ob es einen Unterschied zwischen der Curie-Temperatur und der piezoelektrischen Curie-Temperatur gibt? Im Zusammenhang mit Piezokeramiken wird der Ausdruck der Curie-Temperatur gerne verwendet, aber deren Bedeutung für das Material meistens nicht so toll dokumentiert. Degreen 18:20, 12. Mai 2006 (CEST)

Bei einer Keramik ist die Curie-Temperatur keine wirklich scharfe Grenze. Die Depolarisation wird um so schneller, je höher die Temperatur ist. Daher sollten Piezo-Keramiken nicht für längere Zeit bei hohen Temperaturen gelagert (oder noch schlimmer, betrieben) werden, auch wenn diese Temperaturen noch unterhalb der Curietemperatur sind. Daher sind genaue Angaben über die Curie-Temperatur ohnehin wenig hilfreich.

Bei Piezoelektrika ist mit Curie-Temperatur natürlich niemals die magnetische Curie-Temperatur sondern immer die Temperatur gemeint, bei der die Polarisation und somit die Piezoelektrizität vollständig verschwindet. --Anastasius zwerg 22:35, 15. Mai 2006 (CEST)

Denke auch, daß das so ist, wie du das hinschreibst. Allerdings sollte der Artikel Curie-Temperatur mal entsprechend modifiziert werden. Mir fehlt allerdings das Wissen dazu, und es ist auch schwer zu bekommen. In der englischen Wikipedia gibt es wenigstens einen kurzen Abschnitt dazu. Ne, mir geht es halt eigentlich um zwei Fragen:
1) WARUM erhitzt man den Stoff bis knapp unter die Curie-Temperatur, wo doch ein starker Dipol zur Ausrichtung viel praktischer wäre? Was geht da im Kristall vor?
2) WIE liegt die piezoelektrische Curie-Temperatur zur ferroelektrischen? Muß man überhaupt unterscheiden, und sind die Größenordnungen wenigstens ähnlich?

Zu 1) Weil sich die Dipol-Momente knapp unter der Curie-Temperatur leichter umklappen lassen. Bei der Curie-Temperatur bleibt die Richtung der Polarisation überhaupt nicht mehr erhalten, da lässt sich nach dem Curie-Weiss-Gesetz jede Polarisation (zumindest in der Theorie) beliebig leicht erreichen. Eine längere Diskussion dazu gibt's auf meiner Diskussionsseite.
Zu 2) Da es fast keine Materialien gibt, die ferromagnetisch und piezoelektrisch sind, ist die zweite Frage schwer zu beantworten. Die zwei Effekte sind jedenfalls voneinander unabhängig, und die beiden Curietemperaturen haben demnach nichts miteinander zu tun. Was Materialien betrifft, die zugleich ferroelektrisch und ferromagnetisch sind, gibt es auch gute Gründe dafür, warum das so selten ist. Piezoelektrika (und Ferroelektrika) müssen ja Nichtleiter sein, und damit scheiden schon mal die magnetischen Metalle und Metallegierungen aus. Es gibt aber auch subtilere Gründe - siehe Nicola A. Hill, "Why Are There so Few Magnetic Ferroelectrics?", Journal of Physical Chemistry B 104, pp. 6694-6709 (2000) . Es ist, wenn ich mich nicht irre, bei den bekannten ferroelektrischen und ferromagnetischen Materialien zumindest eine der beiden Curie-Temperaturen unter Raumtemperatur, und damit sind für normale Anwendungen nicht beide Eigenschaften zugleich brauchbar. --Anastasius zwerg 23:19, 29. Mai 2006 (CEST)

Was soll das Bild zeigen?

Ich kann mit dem Bild gar nichts anfangen, obwohl ich Dipl.-Phys. bin. - Die Anordnung der Ladungen ist symmetrisch -> Ladungsschwerpunkte liegen übereinander und nicht nebeneinander - Im Zentrum geht die Linie über Beschriftungen. Ganz schlecht. Daher mein Vorschlag: Zwei Bilder, eins ohne Spannung und eines mit Verformung und Spannung. Dann hat der Leser eine Chance zu verstehen.

Welches Bild? Bild:Piezoeffekt350px.gif ?
- Position der Ladungsschwerpunkte ist (grob) abgemessen. Die stimmen. Ladungen liegen eben genau nicht symmetrisch zu einer waagrechten (!) Achse, das ist ja gerade der Punkt.
- Stimmt, der Strich geht durch das Q+. Habe es etwas verschoben, sollte jetzt passen. Danke für die Anmerkung.
Allgemein: Ich habe versucht, eine Variation von häufigen Darstellungen zu machen. Auf die Schnelle bei Google gefunden: Nummer 1, Nummer 2. Diese Darstellungen meine ich, finden sich fast in allen Büchern. Nummer 1 ist vermutlich so ähnlich, wie du das mit den zwei Bildern meintest, oder? Kannst ja gerne ein eigenes Bild machen und das dann posten, oder das vorhandene verändern. Habe halt mal animiertes .gif probieren, ist zugegebenermassen diskutierbar, ob es damit verständlicher wird. Degreen 13:29, 19. Mai 2006 (CEST)

Auch wenns schon sehr alt ist möchte ich auch noch meinen Senf dazugeben :) Ich finde vor allem diskutierbar, ob ein Kristall sich (auch wenns nur schematisch ist) wirklich so verformen würde. Also genau in Richtung des nächsten Nachbarn, wo die Atome im Normalfall ohnehin schon aufeinanderliegen. Ich würde ein animiertes .gif entsprechend den Standarddarstellungen schöner, leichter verständlich und einfach richtiger finden. --Chrisz333 15:34, 26. Aug. 2010 (CEST)

Entdecker

Der Piezo- Effekt wurde bereits 1782 von Hauy entdeckt

dann bitte eine nachprüfbare Quelle hierfür angeben, sonst kann es nicht in den Artikel. Andreas König 17:50, 27. Nov. 2006 (CET)

Also die derzeitige Version steht auch in allen gängigen Nachschlagewerken. Allerdings kommen mir leichte Zweifel dass die Curies den Effekt entdeckt haben. Ich denke eher sie sind die ersten die eine ordentliche Theorie zu dem Thema entwickelt haben. Die Zweifel daran komen wenn man die Artikel der englischen Wikipedia oder auch den Artikel übe Häuy im Roempp liest. Evtl sollte da mal nachgeforscht werden. --Cepheiden 18:06, 27. Nov. 2006 (CET)

In der Encyclopedia Britannica steht über René-Just Haüy:
He also was known for his studies of pyroelectricity and piezoelectricity in crystals.
Aber ich finde, wir sollten hier nicht andere Lexika abschreiben (womöglich inklusive ihrer Fehler) sondern selber recherchieren. Wenn jemand gut französisch kann, auf fr:René Just Haüy gibt's Links zum Originaltext diverser Schriften von Haüy.
Im Artikel von Shaul Katzir, „The Discovery of the Piezoelectric effect“, Archive for History of the Exact Sciences, Vol. 57, pp. 61-91 (2003) finde ich nichts über Haüy.
Eine andere Quelle ist: Matthew Trainer, „Kelvin and piezoelectricity“, Eur. J. Phys. Vol. 24 pp. 535-542 (2003); doi:10.1088/0143-0807/24/5/310. Laut Google kommt darin folgender Satz vor:
In 1817 Rene-Just Hauy observed that certain crystals when compressed showed electrical. effects.
Leider habe ich keinen Zugriff darauf - kann da bitte jemand nachsehen, der diese Zeitschrift hat? --Anastasius zwerg 19:29, 27. Nov. 2006 (CET)

Das wir nicht abschreiben solltenen denk ich auch, zumal überall etwas anderes steht. Bei der Recherche sollte evtl. auch mal rausfinden ob es stimmt was in der engl. Wikipedia (der Artikel basiert wohl auf dem aus der Encyclopedia Britannica), dass Brewster 1824 die Begriffe Pyro- und Piezoelektizität geprägt hat. Wenn das stimmt kann es gut sein dass diese Begriffe nicht mit Häuy in Verbinndung gebracht werden. --Cepheiden 13:11, 28. Nov. 2006 (CET)

Also in dem Artikel The observation of ferroelastic/ferroelectric domains in synthetic Mn3B7O13X single-crystal boracites by light and electron microscopy Journal of Microscopy, Volume 185, Number 1, January 1997, pp. 1-8(8) steht drin dass, Häuy 1791 Pyroelektrizität an Borazit (engl: Boracite) beobachtet hat. Als Quelle wird Dana, J.D. (1951) Dana’s System of Mineralogy, 7th edn (ed. by C. Palache, H. Berman and C. Frondel), pp. 378–381, John Wiley, New York. genannt. --Cepheiden 13:59, 28. Nov. 2006 (CET)

evtl auch interessant: http://www.1911encyclopedia.org/Electricity#Pyro-electricity --Cepheiden 14:14, 28. Nov. 2006 (CET)

Dass Haüy viel über Pyroelektrizität geforscht hat, habe ich in den Links zu den Originalarbeiten auf fr:René Just Haüy auch gefunden (so weit reicht mein Französisch, dass ich „chaleur“ verstehe), aber das Wort Pyroelektrizität dürfte nicht von ihm stammen. Zu Brewster: laut en:Piezoelectricity hat er den Namen Pyroelektrizität eingeführt, nicht Piezoelektrizität. All das hilft leider nicht weiter, was die Piezoelektrizität betrifft, dazu habe ich beim raschen Durchschauen der Haüy-Arbeiten nichts gesehen, und für wirkliches Verstehen müsste ich mehr Französisch können. --Anastasius zwerg 21:00, 28. Nov. 2006 (CET)

Nur Liste

Also ich finde das komplett angemessen, den Abschnitt über weitere Anwendungen als reine Liste mit bitteschön zielführenden Links auszuführen. Davor ist schließlich ein ausführliches Volltextkapitel über Anwendungen. Die sind aber insgesamt so zahlreich und auch unter eigenen Lemmata vernünftig abgehandelt, dass man sich dann gleich wieder einen Redundanzbaustein einhandeln würde, wenn deren Erklärungen hier zu lang ausfallen würden. Bitte so lassen, es ist vollkommen ok. --PeterFrankfurt 21:06, 25. Jun. 2007 (CEST)

Fließtext bedeutet nicht eine ausführliche Abhandlung. Sondern eine systematische Aufschlüsselung der Anwendungen in Sätzen. Redundanz kommt da kaum auf. Außerdem lassen sich 50 % der Anwendungen in den drei vorhergehenden Abschnitten mit einbauen. Einen ganzen Abschnitt als Liste sehe ich hier als nicht befridigend. --Cepheiden 21:42, 25. Jun. 2007 (CEST)

Bild eines Piezo-"Lautsprechers"

Hallo!

Daheim lag so ein Piezo-Lautsprecher rum. Ich hab ihn mal von vorn und hinten fotografiert und die Bilder zusammengesetzt (Die Montage ist nicht auf den ersten Blick zu erkennen). Ja, da wollt ich euch doch mal fragen, ob das Foto zum Artikel passen würde!

Das Dingens

Grüßle, Quark48 12:19, 25. Aug. 2007 (CEST)

Ja, super, von mir aus gerne, immer rein damit. --PeterFrankfurt 22:42, 26. Aug. 2007 (CEST)

Polarisation

Bitte pflegt doch meine Änderung in die Definition noch ein! Es graut mir zu lesen, dass eine Polarisation entsteht! Es ensteht ein elektrisches Feld und damit ein Potentialunterscheid, also eine elektrische Spannung! Polarisiert wird der Kristall schon vorher beim Hersteller!

P.s.: MUSS man angemeldet sein für Änderungen ? Und warum muss ich für eine Diskussion Quellen angeben ?

Gruß 217.255.76.XX (falsch signierter Beitrag von 217.255.76.174 (Diskussion | Beiträge) 20:49, 6. Apr. 2009 (CEST))

Naja, der primäre Prozess ist die Änderung der elektrischen Polarisation; damit steht eine elektrische Spannung im Zusammenhang. Ich hab mal versucht, es besser zu formulieren. Es gibt übrigens auch Piezoelektrika, die im Ruhezustand nicht polarisiert sind, z.B. Quarz. --Anastasius zwerg 21:33, 1. Mai 2009 (CEST)

Ändert sich die Polarisation der entstehenden Spannung, wenn der Quarz sich wieder entspannt/zurückbiegt?

Bei einem Tauchspulenwandler (zB. Lautsprecher als Mikrofon oder Magnettonabnehmer beim Plattenspieler) entsteht ja tatsächlich ein Wechselstrom [sic], beim Kondensatormikrofon entsteht pulsierender Gleichstrom. Beim PrinzipBild hier

Direkter Piezoeffekt: Durch mechanischen Druck verlagert sich der positive (Q+) und negative Ladungsschwerpunkt (Q–). Dadurch entsteht ein Dipol, eine elektrische Spannung am Element.

ist diese Phase ausgespart, es springt von Vmax sofort auf Vnull weiter, V hätte also eine ansteigende Sägezahnform. Beim Prinzipbild

Mechanische Kraft auf ein Piezoelement bewirkt eine elektrische Spannung

bei Piezoelement entsteht anscheinend keine negative Spannung, wenn man die Skala des V-Meters mit: Links=0V / Rechts= Vmax interpretiert. --Berndt Meyer (Diskussion) 14:12, 13. Okt. 2020 (CEST)

Spannung ist ein (elektrisches) Potential. Wie jedes Potential ist die Angabe seines Werts nur bis auf eine frei wählbare Konstante eindeutig definiert. Diese Konstante ist das Bezugspotential. Es dient als eine Art Ursprung für die Angebe der Spannung. Diese Konstante ist in der nebenstehenden Grafik identisch zum Potential der unteren Elektrode gewählt. Man kann aber auch ein beliebiges anderes Potential als Bezugspotential Wählen. Dadurch ändert sich nichts an der Physik. Es ändert sich aber der Wert der Spannung der Elektroden in Bezug auf das Bezugspotential.

Wenn man nun als Bezugspotential den Mittelwert der beiden Elektroden wählt, dann erhält man eine Wechselspannung, die symmetrisch zwischen positiv und negativ pendelt. Ob man eine um Null symmetrische Wechselspannung erhält, oder eine zwischen Null und Maximum schwankende, ständig positive Spannung, ist nur eine Frage der Wahl des Bezugspotentials. Es ist keine Eigenschaft des Piezoelements. ---<)kmk(>- (Diskussion) 07:21, 25. Okt. 2020 (CET)

Verkoppelungsmatrix

Hallo Piezo-Expert/inn/en, die Verkoppelungsmatrix ist offenbar für einen Spezialfall; ich nehme an, für in z-Richtung polarisierte Keramik wie PZT? Im allgemeinen Fall gibt es sicher mehr unabhängige Koeffizienten. Kann das jemand in der Bildlegende genauer spezifizieren? Gruß, --Anastasius zwerg 20:47, 1. Okt. 2009 (CEST)

Allgemein

Meiner Meinung nach fehlen zur Abrundung noch Praxisbeszogene Werte bezüglich Größe, Spannungen, Effekte etc. Damit man ein Gefühl dafür bekommt in welchen Dimenssionen wir und bewegen. (nicht signierter Beitrag von 143.164.102.13 (Diskussion 12:41, 16. Jun. 2010 (CEST))

Frage zur Plausibilität der Gleichung S=s*T+d*E

Hallo zusammen, ich habe eine Frage bzgl. des ersten Summanden der Gl. S=s*T+d*E. s hat die Einheit N/m^2, T ebenso. Wie kann dann eine dimensionslose Größe entstehen? Meiner Meinung nach richtig wäre möglicherweise S=s^(-1)*T+d*E?

Nachtrag: Ok, habe das Problem erkannt: Elastizitätskonstante/Elastizitätskoeffizient = Kehrwert des Elastizitätsmoduls, richtig? Sollte vielleicht für Nichtmaschbauer (wie mich) im Text erläutert werden. (nicht signierter Beitrag von 141.7.211.81 (Diskussion) 17:03, 2. Sep. 2010 (CEST))

Frage zur Gleichung D = d * T + epsilon*E

Im Buch Heimann et al: Mechatronik ISBN: 978-3-446-40599-8 stehen die beiden Materialbeziehungen auf Seite 69 wie folgt

$S=s_{E}T+dE$

$D=d^{\mathrm {T} }T+\varepsilon _{T}E$

also in der zweiten Gleichung d transponiert. Ich finde im Übrigen die Schreibweise mit dem hochgestellten T ungünstig, da das die allgemein übliche Schreibweise für "transponiert" ist. Würde deshalb die Schreibweise aus dem oben zitierten Buch mit dem tiefer gestellt T empfehlen.

Weiß jemand was dazu? Piflixe (Diskussion) 22:36, 23. Okt. 2013 (CEST)

Bildunterschrift der Perowskit-Einheitszelle nicht korrekt

Meiner Meinung nach ist die Bildunterschrift der Perowskit-Einheitszelle nicht korrekt. Es wird hier eindeutig nicht eine allgemeine Einheitszelle gezeigt, sondern die von Blei-Zirkonat-Titanat, die Bildunterschrift müsste lauten: "Perowskit-Einheitszelle von Blei-Zirkonat-Titanat. Unterhalb der Curie-Temperatur bildet sich ein Dipol aus."

Falls eine allgemeine Darstellung gewünscht ist, müsste man diese mit Hilfe von Ionen darstellen, A-Platz, B-Platz, etc. (nicht signierter Beitrag von 85.180.18.210 (Diskussion) 21:18, 21. Sep. 2010 (CEST))

Stimmt, und habe ich geändert. So besser?--!nnovativ (Diskussion) 15:31, 8. Dez. 2020 (CET)

Anwendung in drei Bereichen?

Ich finde der Satz bzw, die Aufteilung "Generell lassen sich die Anwendungen in drei Bereiche aufteilen: Sensorik Aktorik und Elektrische Bauelemente" ist etwas unglücklich, da vor allem bei der Sensorik el. Bauteile verwendet werden, z.t. auch bei der Aktorik. Eigentlich sind aber ehe Resonatoren gemeint, was zumindest eher als "Elektronische Bauelemente" bezeichnet wird und Sensor und Aktor in einem sind.. Was hingegen als Bereich fehlt sind Generatoren, welche sehr unterschiedlich sind, und eigentlich einen eigenen Bereich darstellt.--Zwölfvolt (Diskussion) 17:16, 11. Apr. 2020 (CEST)

Leicht irreführende Animation

Die im Moment als erste Grafik im Artikel eingebundene Animation hat leider Schwächen, die beim Betrachter zu unzutreffenden mentalen Vorstellungen führen können.

• In der Darstellung wird der Piezokristall vertikal kürzer ohne dass er sich waagerecht ausdehnt. Das heißt, sein Volumen wird kleiner. Bei realen Piezokristallen ändert sich dagegen das Volumen unter Belastung so gut wie gar nicht. Eine vertikale Verkürzung ist immer mit einer horizontalen Verlängerung gekoppelt. Viele Piezo-Aktoren nutzen diese Kopplung aus, um besonders hohe Wandel-Faktoren zu erreichen. Ein Beispiel sind die unten im Artikel abgebildeten Piezoscheiben.
• Der mit rotem x gekennzeichnete Schwerpunkt der positiven Ladungen bewegt sich in der Animation so gut wie gar nicht relativ zum geometrischen Schwerpunkt des Kristalls. Der mit blauem x gekennzeichnete Schwerpunkt der negativen Ladungen bewegt sich dagegen recht deutlich nach oben. So eine Asymmetrie bezüglich des Ladungsvorzeichen ist in realen Piezo-Materialien unbekannt. Es passt auch nicht zu der Darstellung in der Animation selbst. Die roten Plus-Kreise bewegen sich genau entgegengesetzt zu den blauen Minus-Kreisen. Entsprechend müssten sich die beiden Schwerpunkte genau entgegengesetzt bewegen.
• Es wird aus der Darstellung nicht klar, dass das Sechseck eine idealisierte Einheitszelle darstellt und nicht den Umriss eines makroskopischen Piezoelement.
• In der Darstellung wird die elektrische Spannung als Abstand zwischen zwei Punkten in der Mitte des Kristalls angegeben. Im richtigen Leben ist es die Differenz des elektrische Potentials der außen an der Keramik angebrachten Elektroden.
• in der Animation kommt es alle zwei Sekunden zu einem Sprung in der Darstellung. Das ist technisch der Sprung zurück zum Anfang der Animation. Mit genug Ahnungslosigkeit kann man den Sprung auch als physikalische Realität interpretieren.
• Die Animation läuft ein wenig schnell. Ideal wäre eine Geschwindigkeit, bei der man während eines Durchgangs die relevanten Details mündlich erzählen kann. Davon ist die momentane Geschwindigkeit deutlich entfernt.

---<)kmk(>- (Diskussion) 00:16, 9. Nov. 2020 (CET)