ماهي الكهرباء الانضغاطية (الكهرضغطية).

الكهرباء الانضغاطية (أو الكهرضغطية) هي الشحنة الكهربائية الناتجة عن تطبيق ضغط ميكانيكي على انواع معينة من المواد البلورية اما طبيعية –كالكوارتز و فوسفات الألمنيوم AlPO4 , أو صناعية كتيتانات الباريوم BaTiO3,أكسيد الزنك ZnO – عكس هذا المفعول ممكن أيضاً أي اذا مررت تيار كهربائي عبر هذه البلورة ستغير من شكلها (تمتط أو تنضغط ) . اكتشف هذا المفعول عام 1880 الأخوان الفرنسيان جاك و بيير كوري أثناء دراستهما لبلورة الكوارتز حيث وجدا أن السبب الرئيسي لحدوث المفعول هو التوزع الغير متكافئ للشحنات الكهربائية ضمن الجزيئات المكونة للبلورة (أي داخل الجزيء الواحد ,تكون احدى الذرات أكثر كهرسلبية من الباقي - تميل لجذب الالكترونات لجهتها-) لنأخذ على سبيل المثال بلورة الكوارتز ,في الرابطة Si-O تنجذب الالكترونات نحو ذرة الأكسجين الأكثر كهرسلبية من السيلكون ولكن البلورة ككل تكون معتدلة كهربائيا . عند تطبيق جهد ميكانيكي(شد أو ضغط) ستنزاح ذرات السيلكون الموجبة متركزة في جهة في حين تتركز ذرات الأكسجين السالبة في الجهة الاخرى وتصبح البلورة مستقطبة كهربائياً (اي يكون القطب الموجب غير منطبق على القطب السالب) تماما كالبطارية أي عند وصل طرفي البلورة بسلك سيمر تيار عبره . كلما زدنا القوة الميكانيكية المطبقة تزداد قيمة الجهد الكهربائي المولد. تبدي المواد الكهرضغطية أيضا تأثير عكسي، ويدعى بمفعول الكهرضغطية العكسي فعند تطبيق مجال كهربائي على البلورة سينشأ تشوه ميكانيكي فيها .

بسبب الدقة العالية التي تتصف بها الترددات الكهربائية المولدة من هذه المواد يستخدم الكوارتز في الساعات لضبط دقاتها (وذلك سبب ملاحظتنا لكتابة كلمة كوارتز على معظم الساعات) حيث توصل البلورة الى بطارية وبسبب مفعول الكهرضغطية العكسية ستهتز البلورة بتواتر 32,768 مرة في الثانية ,تزود الساعة بدارة رقمية تبطئ الاهتزازات وتجعلها تدق مرة في الثانية. تتمتع ساعات الكوارتز بدقة عالية (∓ 15 ثانية في الشهر) بدرجات الحرارة العادية من 5- 35 درجة مئوية .

احدى التطبيقات الأكثر انتشارا للكهرضغطية وعكسها هو تحويل الأمواج الصوتية لاشارات كهربائية وبالعكس وذلك لكون الصوت موجة ميكانيكية. وبذلك تستخدم في صناعة الحساسات الصوتية. كما ان تولد حقول كهربائية كبيرة بسبب تغيرات صغيرة جدا في ابعاد البلورة تجعل هذا المفعول مفضلا للتطبيق في مجال صناعة المشغلات الدقيقة وأنظمة خفض الاهتزازات والضوضاء.

ذكرنا هنا بعض تطبيقات مفعول كهرضغطية وسنتحدث في المقالات القادمة عن تطبيقات أخرى. هل تعرفون أي تطبيقات لهذا المفعول؟

بعض المصادر:

هنا 

هنا

هنا