Efeito Piezoelétrico
O efeito piezoelétrico é uma propriedade notável de certos materiais que lhes permite gerar uma carga elétrica em resposta ao estresse mecânico aplicado. Nesses materiais, os elétrons podem ser deslocados de suas órbitas na direção da força aplicada. Isso resulta na saída de elétrons de um lado do material e seu acúmulo no outro lado, criando cargas positivas e negativas em lados opostos.
Tipos de Efeito Piezoelétrico
Existem dois tipos de efeitos piezoelétricos:
- Efeito Piezoelétrico Direto: Este é a transformação de tensão mecânica em carga elétrica. Por exemplo, um cubo de quartzo de 1 cm3 com uma força de 2 kN aplicada corretamente pode gerar uma voltagem de 12500 V.
- Efeito Piezoelétrico Inverso: Este tipo leva um potencial elétrico aplicado e o converte em tensão mecânica. Assim, um campo elétrico pode ser aplicado para induzir uma expansão ou contração do material e vice-versa.
Funcionamento e Aplicações
Quando pressão é aplicada sobre estes materiais piezoelétricos, os elétrons deixam um lado do material e se acumulam no outro, formando cargas positivas e negativas em lados opostos. Ao aliviar a pressão, os elétrons retornam às suas órbitas. Alguns materiais reagem à pressão de dobra, enquanto outros respondem à pressão de torção. Esta geração de voltagem é conhecida como efeito piezoelétrico.
Por exemplo, cristais de titanato zirconato de chumbo geram piezoeletricidade mensurável quando sua estrutura estática é deformada por cerca de 0,1% da dimensão original. Inversamente, esses mesmos cristais mudarão cerca de 0,1% de sua dimensão estática quando um campo elétrico externo é aplicado.
O efeito piezoelétrico inverso é usado na produção de ondas de ultrassom. A aplicação mais conhecida é o isqueiro elétrico: ao pressionar o botão, um martelo acionado por mola atinge um cristal piezoelétrico, produzindo uma corrente elétrica de alta voltagem que flui através de um pequeno intervalo de faísca, aquecendo e acendendo o gás.
Uma aplicação comum do efeito piezoelétrico inverso é em motores diesel modernos. Seus injetores de combustível incluem um mecanismo de atuação piezoelétrico e uma configuração de sensor para medir a condição do mecanismo de atuação, bem como um trilho de combustível associado.
Conclusão
O efeito piezoelétrico é um fenômeno fascinante e útil, encontrando aplicações práticas em diversas áreas, desde isqueiros a motores diesel modernos. Sua capacidade de converter pressão mecânica em carga elétrica e vice-versa abre um leque de possibilidades para inovações tecnológicas no futuro.
