Nøgleforskellen mellem magnetostriktion og piezoelektrisk effekt er, at piezoelektrisk effekt kan forårsage direkte omdannelse af elektrisk energi til mekanisk energi, hvorimod piezoelektrisk effekt kan konvertere energien i et magnetfelt til mekanisk energi.
Magnetostriktion er en egenskab ved magnetiske materialer, der kan få disse materialer til at ændre deres form eller dimension under magnetiseringsprocessen. Piezoelektrisk refererer til egenskaben af visse faste materialer, der kan akkumulere den elektriske ladning ved påføring af mekanisk belastning.
Hvad er magnetostriktion?
Magnetostriktion er en egenskab ved magnetiske materialer, der kan få disse materialer til at ændre deres form eller dimension under magnetiseringsprocessen. Typisk har magnetiseringen af et materiale variationer, som opstår på grund af det påførte magnetfelt, der ændrer magnetostriktionsbelastningen, indtil mætningsværdien er nået.
Figur 01: En transducer sammensat af magnetostriktive materialer
Effekten af magnetostriktion forårsager energitab, der sker på grund af friktionsopvarmning i modtagelige ferromagnetiske kerner. Desuden er denne effekt ansvarlig for den lave brummende lyd, der kommer fra transformatorer. Dette skyldes, at oscillerende AC-strømme har tendens til at producere et skiftende magnetfelt.
Typisk har et magnetisk materiale områder kaldet domæner, der hver har en ensartet magnetisering. Hvis vi anvender et magnetfelt, har grænserne mellem domænerne en tendens til at flytte sig, mens domænerne roterer. Disse to effekter kan forårsage en ændring i materialets dimensioner.
Hvad er piezoelektrisk effekt?
Piezoelektrisk refererer til egenskaben af visse faste materialer, der kan akkumulere den elektriske ladning ved påføring af mekanisk belastning. Med andre ord refererer det til elektriciteten som følge af tryk og latent varme. Dette udtryk stammer fra græsk, hvor piezin betyder klem eller tryk, og elektron betyder rav (en tidlig kilde til elektrisk ladning). Denne egenskab kaldes piezoelektricitet, og materialerne, der viser denne egenskab, omfatter krystaller, visse keramik og biologiske stoffer såsom knogler, DNA og forskellige proteiner.
Figur 02: En piezoelektrisk balance
Den piezoelektriske effekt kan typisk føre til den lineære elektromekaniske interaktion mellem de mekaniske og elektriske tilstande i krystallinske materialer uden inversionssymmetri. Desuden er denne effekt reversibel, da materialer, der kan vise den piezoelektriske effekt, også kan udvise det modsatte af effekten (det er genereringen af en mekanisk belastning, der kommer fra et påført elektrisk felt).
Karten af den piezoelektriske effekt er tæt på den af det elektriske dipolmoment i faste stoffer. Vi kan nemt beregne dipoldensitet eller polarisation ved at opsummere dipolmomenterne pr. volumen af den krystallografiske enhedscelle. Norm alt har nabodipoler en tendens til at justere i regioner kendt som Weiss-domæner. Denne proces med justering kaldes poling, hvor et stærkt elektrisk felt påføres på tværs af materialerne ved forhøjede temperaturer. Alle piezoelektriske materialer kan dog ikke poleres.
Hvad er forskellen mellem magnetostriktion og piezoelektrisk effekt?
Magnetostriktion og piezoelektrisk effekt er vigtige kemiske begreber. Den vigtigste forskel mellem magnetostriktion og piezoelektrisk effekt er, at piezoelektrisk effekt kan forårsage direkte omdannelse af elektrisk energi til mekanisk energi, hvorimod piezoelektrisk effekt kan konvertere energien i et magnetfelt til mekanisk energi.
Nedenstående infografik præsenterer forskellene mellem magnetostriktion og piezoelektrisk effekt i tabelform til sammenligning side om side.
Opsummering – Magnetostriktion vs piezoelektrisk effekt
Magnetostriktion er en egenskab ved magnetiske materialer, der kan få disse materialer til at ændre deres form eller dimension under magnetiseringsprocessen. Piezoelektrisk refererer til egenskaben af visse faste materialer, hvor disse materialer kan akkumulere den elektriske ladning ved påføring af mekanisk belastning. Den vigtigste forskel mellem magnetostriktion og piezoelektrisk effekt er, at piezoelektrisk effekt kan forårsage direkte omdannelse af elektrisk energi til mekanisk energi, hvorimod piezoelektrisk effekt kan konvertere energien i et magnetfelt til mekanisk energi.
