题目
简答(共40题,共100分)23 [简答题，2.5分]什么是压电效应?此处答题
简答(共40题,共100分)
23 [简答题，2.5分]
什么是压电效应?
此处答题
题目解答
答案
压电效应是指某些材料在机械应力作用下产生电极化现象，并伴随电荷积累（正负电荷分离）的物理现象。具体而言，当这些材料受到外力挤压、拉伸或扭曲时，其内部电荷分布会发生变化，导致两端产生电势差（极化电荷）；反之，若对材料施加电场，则会引发形变（逆压电效应）。这一效应的核心在于材料的结构对称性破缺（如非中心对称晶体），使得机械能与电能可相互转换。典型应用包括压电陶瓷传感器、超声波换能器等。
答案：压电效应是某些材料在机械应力作用下产生电极化现象（电荷分离）的物理效应，表现为机械能与电能的相互转换。其本质是材料内部电荷分布因外力作用重新排布，形成电势差，典型应用包括传感器和换能器。
解析
压电效应是物理学中的一个重要概念，主要考查学生对材料受力时电荷变化现象的理解。
- 核心要点：
- 机械能与电能的转换：材料在外力作用下产生电荷分离，或电场作用下发生形变。
- 结构对称性破缺：材料（如非中心对称晶体）的内部结构是压电效应发生的本质原因。
- 双向性：压电效应包含正压电效应（机械能→电能）和逆压电效应（电能→机械能）。
- 破题关键：明确压电效应的定义、现象及典型应用，强调能量转换和材料特性。
压电效应的定义和特点可通过以下步骤理解：
- 现象描述：
当某些材料（如压电陶瓷、石英等）受到外力（如挤压、拉伸）时，内部电荷重新分布，导致两端出现电势差（正负电荷分离）。 - 能量转换：
- 正压电效应：机械能转化为电能（如传感器受力后输出电压）。
- 逆压电效应：电能转化为机械能（如施加电场使材料形变，用于超声波换能器）。
- 材料特性：
压电材料必须具有非中心对称结构，例如单晶 quartz（石英）或多晶陶瓷，这种结构使电荷在受力时能有序排列。 - 典型应用：
- 传感器（如压力传感器、麦克风）。
- 换能器（如超声波探头、声波驱动器）。