压电方程及压电效应
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发布时间：2024-10-15 21:53
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时间：2024-10-16 04:05
1、压电材料是弹性体，它在力学效应上服从胡克定律，即应力τ和应变e之间服从弹性关系：τ=ce 或 e=sτ式中c为弹性模量，表示物体产生单位应变所需的力；s为弹性顺从系数，表示材料的应力与应变之间的关系。
2、压电材料是铁电体，电学参数-电场强度E和电位移强度D之间服从介电关系式：E=βD 或 D=εE，式中ε为电容率，反映材料的介电性质，与压电体附上电极所构成的电容有关。β为介电诱导系数。
3、压电材料在磁学效应中有：B=μH，式中B为磁感应强度，H为磁场强度，μ为磁导率。
4、压电材料在热学效应中有：Q=φσ/ρc，式中Q为热量；φ为温度；σ为熵；ρ为介质密度；c为材料比热。
在压电效应中，力学量与电学量存在相互作用。把两个力学量--应力τ和应变e与两个电学量--电场强度E和电位移强度D联系在一起，描述它们之间相互作用的表达式就是所谓的压电方程。
对于压电体，我们通常只考虑力学效应和电学效应，以及它们之间的相互作用。在电输出短路和电开路状态下，我们分别得到d型和g型压电方程。在电开路状态且压电体自由形变时，我们得到i型压电方程；在电开路状态且压电体被夹紧时，我们得到h型压电方程。
四组压电方程为：d型压电方程、g型压电方程、i型压电方程和h型压电方程。它们分别描述了压电材料在不同条件下力学量与电学量的关系。
通过解压电方程，我们得到参数间的关系。例如，d表示应力不变时由电场引起的相对应变，g表示电位移强度不变时由应力引起的电场强度变化。
d和i参数代表逆压电效应，它们反映了压电材料发射超声波的能力。g和h参数代表正压电效应，它们反映了压电材料接收超声波的能力。
这四个参数间有换算关系，例如d=ετg=ieE；g=βτd=heD；i=εeh=dcE；h=βei=gcD。
