Пьезогенераторы - новые источники электроэнергии
Автор: Кочконбаев Сыргак • Май 2, 2018 • Статья • 1,204 Слов (5 Страниц) • 593 Просмотры
Пьезогенераторы - новые источники электроэнергии
Аннотация. В статье изложены принципы получения электроэнергии из пьезоэлектрических криссталических материалов и способы их использования как в качестве альтернативных источников питания для общественных мест
В настоящее время в связи с истощением природных ресурсов идет переход от традиционных, то есть органических источников энергии, таких как нефть, уголь и газ к нетрадиционным и возобновляемым источникам энергии, каким является в частности, ветер, солнце и гравитация. Все страны активно развивают такие направления, как: солнечная энергетика, ветроэнергетика и.т.д.
В ближайшее будущее по данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA) к 2050 году около 40% вырабатываемой электроэнергии будет приходиться на возобновляемые источники энергии таких как СЭС, ВЭС и ПЭС.[1]
Способ выработки электроэнергии во всех тепловых, атомных, ветровых и гидравлических электростанциях основан на преобразовании механической энергии в электрическую с помощью электрических машин-генераторов. В генераторе процесс получения электрического тока происходит под действием переменного магнитного поля на электрические заряды, называемым “явление электромагнитной индукции”. Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического поля в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность, ограниченную этим контуром, меняется со временем.[2]
Электромагнитная индукция как явление было открыто великим английским ученым Майклом Фарадеем в 29 августа 1831 году. И с тех пор по прошедшее почти 200 лет мы используем этот метод как основной для производство электрической энергии.
В связи с новыми открытиями ученых таких как фотоэффект, которое тоже стало еще одним способом получения электричества, ниже представлен альтернативный и дополнительный способ генерирования электрического тока с помощью, так называемого “пьезоэлектрического эффекта”
Пьезоэлектри́ческий эффе́кт (от греческого piézō- сдавлю, сжимаю) — процесс возникновения поляризации диэлектрика под действием механических сил.
При деформации пьезоэлектрического материала происходит возникновение электрического напряжения между поверхностями этого тела.
Прямой пьезоэлектри́ческий эффект был открыт Жаком и Пьером Кюри в 1880 году. Обратный эффект был предугадан в 1881 году Габриэлом Липпманом, исходя из термодинамических соображений и был экспериментально подвержден братьями Кюри. Существует и обратный пьезоэлектрический эффект — возникновение механических деформаций под действием электрического поля. [3]
К кристаллам, в которых наблюдается прямой пьезоэлектрический эффект, относятся: турмалин, хлорат нартия, титанат бария и кварц.
Природные кристаллы кварца относятся к гексагональной кристаллографической системы и имеют форму, близкую к шестигранной призмы, ограниченной двумя пирамидами. В рис. 1 и 2 показана кристалл кварца и пластина вырезанная из кристалла кварца. При приложении механической деформации сжатия или растяжения до кристалла кварца в определенном направлении, на поверхности кристалла образуются электрические заряды.
В нашей обычной посведневной жизни мы используем приборы, использующие этот эффект например: пьезоэлектрический манометр, пьезоэлектрические стабилизаторы и фильтры, гидрофоны и.т.д.[4]
[pic 1]
[pic 2]
Рис.1. Кристалл кварца с указанием его осей симметрии
| Рис. 2. Кварцевая пластинка, вырезанная из кристалла кварца |
Принцип действия пьезогенератора
Пьезоэффект, который применяется в пьезогенераторах, заключается в том, что в устройстве имеется специальный диэлектрик, к которому прикладываются механические напряжения. В результате диэлектрик на двух разных концах создает разницу потенциалов. В итоге, создавая давление на подобный пьезоэлемент, можно на выходе получить электрическое напряжение определенной величины.
...