Het belangrijkste verschil tussen magnetostrictie en piëzo-elektrisch effect is dat piëzo-elektrisch effect de directe omzetting van elektrische energie in mechanische energie kan veroorzaken, terwijl piëzo-elektrisch effect de energie in een magnetisch veld kan omzetten in mechanische energie.
Magnetostrictie is een eigenschap van magnetische materialen die ervoor kunnen zorgen dat deze materialen tijdens het magnetisatieproces van vorm of afmeting veranderen. Piëzo-elektrisch verwijst naar de eigenschap van bepaalde vaste materialen die de elektrische lading kunnen accumuleren bij het uitoefenen van mechanische spanning.
Wat is magnetostrictie?
Magnetostrictie is een eigenschap van magnetische materialen die ervoor kunnen zorgen dat deze materialen tijdens het magnetisatieproces van vorm of afmeting veranderen. Typisch heeft de magnetisatie van een materiaal variaties, die optreden als gevolg van het aangelegde magnetische veld dat de magnetostrictiespanning verandert totdat de verzadigingswaarde is bereikt.
Figuur 01: Een transducer samengesteld uit magnetostrictieve materialen
Het effect van magnetostrictie veroorzaakt energieverlies dat optreedt als gevolg van wrijvingsverwarming in gevoelige ferromagnetische kernen. Bovendien is dit effect verantwoordelijk voor het lage zoemende geluid dat uit transformatoren komt. Dit komt omdat oscillerende wisselstromen de neiging hebben om een veranderend magnetisch veld te produceren.
Normaal gesproken heeft een magnetisch materiaal gebieden die domeinen worden genoemd, elk met een uniforme magnetisatie. Als we een magnetisch veld toepassen, hebben de grenzen tussen de domeinen de neiging om te verschuiven terwijl de domeinen roteren. Deze twee effecten kunnen een verandering in de afmetingen van het materiaal veroorzaken.
Wat is piëzo-elektrisch effect?
Piezo-elektrisch verwijst naar de eigenschap van bepaalde vaste materialen die de elektrische lading kunnen accumuleren bij het uitoefenen van mechanische spanning. Met andere woorden, het verwijst naar de elektriciteit die het gevolg is van druk en latente warmte. Deze term is afkomstig uit het Grieks, waar piezin knijpen of persen betekent en elektron barnsteen betekent (een vroege bron van elektrische lading). Deze eigenschap wordt piëzo-elektriciteit genoemd en de materialen die deze eigenschap vertonen, omvatten kristallen, bepaalde keramiek en biologische materie zoals botten, DNA en verschillende eiwitten.
Figuur 02: Een piëzo-elektrische balans
Normaal gesproken kan het piëzo-elektrische effect leiden tot de lineaire elektromechanische interactie tussen de mechanische en elektrische toestanden in kristallijne materialen zonder inversiesymmetrie. Bovendien is dit effect omkeerbaar, aangezien materialen die het piëzo-elektrische effect kunnen vertonen ook het omgekeerde van het effect kunnen vertonen (het is het opwekken van een mechanische spanning die voortkomt uit een aangelegd elektrisch veld).
De aard van het piëzo-elektrische effect lijkt sterk op die van het elektrische dipoolmoment in vaste stoffen. We kunnen de dipooldichtheid of polarisatie gemakkelijk berekenen door de dipoolmomenten per volume van de kristallografische eenheidscel op te tellen. Meestal hebben naburige dipolen de neiging om uit te lijnen in regio's die bekend staan als Weiss-domeinen. Dit proces van uitlijning wordt poling genoemd, waarbij bij verhoogde temperaturen een sterk elektrisch veld over de materialen wordt aangelegd. Niet alle piëzo-elektrische materialen kunnen echter worden gepoold.
Wat is het verschil tussen magnetostrictie en piëzo-elektrisch effect?
Magnetostrictie en piëzo-elektrisch effect zijn belangrijke chemische concepten. Het belangrijkste verschil tussen magnetostrictie en piëzo-elektrisch effect is dat piëzo-elektrisch effect de directe omzetting van elektrische energie in mechanische energie kan veroorzaken, terwijl piëzo-elektrisch effect de energie in een magnetisch veld kan omzetten in mechanische energie.
De onderstaande infographic presenteert de verschillen tussen magnetostrictie en piëzo-elektrisch effect in tabelvorm voor vergelijking naast elkaar.
Samenvatting – Magnetostrictie versus piëzo-elektrisch effect
Magnetostrictie is een eigenschap van magnetische materialen die ervoor kunnen zorgen dat deze materialen tijdens het magnetisatieproces van vorm of afmeting veranderen. Piëzo-elektrisch verwijst naar de eigenschap van bepaalde vaste materialen waar deze materialen de elektrische lading kunnen accumuleren bij het uitoefenen van mechanische spanning. Het belangrijkste verschil tussen magnetostrictie en piëzo-elektrisch effect is dat piëzo-elektrisch effect de directe omzetting van elektrische energie in mechanische energie kan veroorzaken, terwijl piëzo-elektrisch effect de energie in een magnetisch veld kan omzetten in mechanische energie.
