O Que é Piezoeletricidade?
A piezoeletricidade é um fenômeno pelo qual certos materiais podem gerar uma carga elétrica quando submetidos a pressão mecânica. Esta propriedade é observada em diversos cristais, como o quartzo e os sais de Rochelle, e em alguns tipos de cerâmicas, como o titanato de bário.
Como Funciona a Piezoeletricidade?
Quando uma força é aplicada sobre um material piezoelétrico, os elétrons são deslocados de suas órbitas na direção da força aplicada. Esse deslocamento de elétrons faz com que um lado do material acumule uma carga positiva, enquanto o lado oposto acumula uma carga negativa. Esse acúmulo de cargas opostas gera uma diferença de potencial elétrico, ou seja, uma voltagem. Por exemplo, um cubo de quartzo de 1 cm³ pode gerar uma voltagem de 12500 V quando uma força de 2 kN é aplicada corretamente.
Aplicações da Piezoeletricidade
A piezoeletricidade tem uma ampla gama de aplicações. Um dos exemplos mais conhecidos é o acendedor elétrico de cigarros, onde a pressão de um botão provoca um impacto de um martelo carregado por mola em um cristal piezoelétrico. Este impacto gera uma corrente elétrica de alta voltagem, suficiente para produzir uma faísca que aquece e acende o gás.
Efeito Piezoelétrico Direto e Inverso
A piezoeletricidade pode ser observada de duas formas principais: o efeito piezoelétrico direto e o inverso. No efeito direto, a pressão mecânica é convertida em carga elétrica. Já no efeito inverso, um campo elétrico aplicado provoca uma deformação mecânica no material. Por exemplo, cristais de titanato zirconato de chumbo podem gerar piezoeletricidade mensurável quando sua estrutura estática é deformada em cerca de 0,1% da dimensão original. Da mesma forma, esses cristais podem mudar cerca de 0,1% de sua dimensão estática quando um campo elétrico externo é aplicado.
Utilização no Ultrassom
Um dos usos mais significativos do efeito piezoelétrico inverso é na produção de ondas de ultrassom. Essa tecnologia é amplamente utilizada em diversas áreas, incluindo diagnósticos médicos e sistemas de navegação.
Conclusão
Em resumo, a piezoeletricidade é um fenômeno fascinante que transforma energia mecânica em elétrica e vice-versa. Esta propriedade única de certos materiais abriu caminho para diversas aplicações práticas, desde acendedores de cigarros até equipamentos de ultrassom avançados.
