Ključna razlika med magnetostrikcijo in piezoelektričnim učinkom je v tem, da lahko piezoelektrični učinek povzroči neposredno pretvorbo električne energije v mehansko, medtem ko lahko piezoelektrični učinek pretvori energijo v magnetnem polju v mehansko.
Magnetostrikcija je lastnost magnetnih materialov, ki lahko povzroči, da ti materiali spremenijo svojo obliko ali dimenzijo med postopkom magnetizacije. Piezoelektričnost se nanaša na lastnost določenih trdnih materialov, ki lahko kopičijo električni naboj ob mehanski obremenitvi.
Kaj je magnetostrikcija?
Magnetostrikcija je lastnost magnetnih materialov, ki lahko povzroči, da ti materiali spremenijo svojo obliko ali dimenzijo med postopkom magnetizacije. Običajno ima magnetizacija materiala variacije, ki se pojavijo zaradi uporabljenega magnetnega polja, ki spremeni magnetostrikcijsko napetost, dokler ni dosežena vrednost nasičenosti.
Slika 01: Pretvornik, sestavljen iz magnetostrikcijskih materialov
Učinek magnetostrikcije povzroči izgubo energije, ki se zgodi zaradi tornega segrevanja v občutljivih feromagnetnih jedrih. Poleg tega je ta učinek odgovoren za nizko brenčanje, ki prihaja iz transformatorjev. To je zato, ker nihajoči izmenični tokovi ponavadi proizvajajo spreminjajoče se magnetno polje.
Običajno ima magnetni material območja, imenovana domene, od katerih ima vsaka enotno magnetizacijo. Če uporabimo magnetno polje, se meje med domenami premaknejo, medtem ko se domene vrtijo. Ta dva učinka lahko povzročita spremembo dimenzij materiala.
Kaj je piezoelektrični učinek?
Piezoelektričnost se nanaša na lastnost določenih trdnih materialov, ki lahko kopičijo električni naboj ob mehanski obremenitvi. Z drugimi besedami, nanaša se na elektriko, ki izhaja iz tlaka in latentne toplote. Ta izraz izvira iz grščine, kjer piezin pomeni stiskanje ali stiskanje, elektron pa jantar (zgodnji vir električnega naboja). Ta lastnost se imenuje piezoelektričnost in materiali, ki kažejo to lastnost, vključujejo kristale, nekatere keramike in biološke snovi, kot so kosti, DNK in različni proteini.
Slika 02: Piezoelektrična tehtnica
Običajno lahko piezoelektrični učinek povzroči linearno elektromehansko interakcijo med mehanskimi in električnimi stanji v kristalnih materialih, ki nimajo inverzijske simetrije. Poleg tega je ta učinek reverzibilen, saj lahko materiali, ki lahko pokažejo piezoelektrični učinek, pokažejo tudi obraten učinek (gre za ustvarjanje mehanske napetosti, ki izvira iz uporabljenega električnega polja).
Narava piezoelektričnega učinka je zelo podobna naravi električnega dipolnega momenta v trdnih snoveh. Z lahkoto lahko izračunamo dipolno gostoto ali polarizacijo tako, da seštejemo dipolne momente na prostornino kristalografske enotske celice. Običajno se sosednji dipoli nagibajo k poravnavi v regijah, znanih kot Weissove domene. Ta postopek poravnave se imenuje poliranje, kjer se preko materialov pri povišanih temperaturah uporabi močno električno polje. Vendar vseh piezoelektričnih materialov ni mogoče polirati.
Kakšna je razlika med magnetostrikcijo in piezoelektričnim učinkom?
Magnetostrikcija in piezoelektrični učinek sta pomembna kemijska koncepta. Ključna razlika med magnetostrikcijo in piezoelektričnim učinkom je v tem, da lahko piezoelektrični učinek povzroči neposredno pretvorbo električne energije v mehansko, medtem ko lahko piezoelektrični učinek pretvori energijo v magnetnem polju v mehansko.
Spodnja infografika predstavlja razlike med magnetostrikcijo in piezoelektričnim učinkom v obliki tabele za vzporedno primerjavo.
Povzetek – Magnetostrikcija proti piezoelektričnemu učinku
Magnetostrikcija je lastnost magnetnih materialov, ki lahko povzroči, da ti materiali spremenijo svojo obliko ali dimenzijo med postopkom magnetizacije. Piezoelektričnost se nanaša na lastnost določenih trdnih materialov, kjer lahko ti materiali kopičijo električni naboj ob mehanski obremenitvi. Ključna razlika med magnetostrikcijo in piezoelektričnim učinkom je v tem, da lahko piezoelektrični učinek povzroči neposredno pretvorbo električne energije v mehansko, medtem ko lahko piezoelektrični učinek pretvori energijo v magnetnem polju v mehansko.
