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圧電振動発電の原理を教えて下さい
強誘電体を用いて圧電振動発電の研究を行っているのですがその原理が曖昧です。 強誘電体を振動させることによって分極、ひずみ、電界がどのように変化するのかなどの説明をしていただければ非常にありがたいです。
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分極している圧電材の電極付近には分極電荷があると考えることができるので、この分極電荷と同じ大きさの逆向きの真電荷を電極に与えて打ち消しすとはじめて電極間の電位差がゼロになります。電極間を外部でショートしたときがそういう状態です。 この状態でショートを解いても電極間はゼロVのままですが、各電極には先ほどの分極電荷と同じ大きさで逆向きの真電荷が閉じ込められています。このまま圧電材を歪ませると、歪みによって分極の向きが変わるので、電極の場所での分極電荷の大きさが変わります。しかし閉じ込められている真電荷の量は変わらないので分極電荷と真電荷の合計がゼロでなくなって電極間に電位差が生じ(電界が発生し)ます。この後再び二つの電極間をショートさせると二つの電極の間でショート箇所を経由して真電荷が動いて再び各電極付近の真電荷と分極電荷の合計をゼロとします。この時動いた電荷が電流となります。歪みの向きと分極の向きは一般に一致しないので、その関係はベクトルとベクトルの関係ですから、テンソルになります。だから圧電定数には二つの添字がついています。 圧電材の基本原理は圧電材メーカーのホームページから資料を探すと良いと思います。例えばここです。 http://www.fdk.co.jp/cyber-j/pdf/BZ-TEJ001.pdf どの圧電屋さんも似たような資料を公開していると思います。 用語については、既にご存知ではないかと思いますが、こちらのページが豊富です。 http://www.geocities.jp/kusumotokeiji/yougo.htm
お礼
ありがとうございます。ものすごく助かりました。