Η βασική διαφορά μεταξύ μαγνητοσυστολής και πιεζοηλεκτρικού φαινομένου είναι ότι το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο μπορεί να προκαλέσει την άμεση μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια, ενώ το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο μπορεί να μετατρέψει την ενέργεια ενός μαγνητικού πεδίου σε μηχανική ενέργεια.
Η μαγνητοσυστολή είναι μια ιδιότητα των μαγνητικών υλικών που μπορεί να προκαλέσει αυτά τα υλικά να αλλάξουν το σχήμα ή τη διάστασή τους κατά τη διαδικασία μαγνήτισης. Το πιεζοηλεκτρικό αναφέρεται στην ιδιότητα ορισμένων στερεών υλικών που μπορούν να συσσωρεύσουν το ηλεκτρικό φορτίο κατά την εφαρμογή μηχανικής καταπόνησης.
Τι είναι η Μαγνητοσυστολή;
Η μαγνητοσυστολή είναι μια ιδιότητα των μαγνητικών υλικών που μπορεί να προκαλέσει αυτά τα υλικά να αλλάξουν το σχήμα ή τη διάστασή τους κατά τη διαδικασία μαγνήτισης. Συνήθως, η μαγνήτιση ενός υλικού έχει παραλλαγές, οι οποίες συμβαίνουν λόγω του εφαρμοζόμενου μαγνητικού πεδίου που αλλάζει την τάση μαγνητοσυστολής έως ότου επιτευχθεί η τιμή κορεσμού.
Εικόνα 01: Ένας μορφοτροπέας που αποτελείται από μαγνητοσυσταλτικά υλικά
Η επίδραση της μαγνητοσυστολής προκαλεί απώλεια ενέργειας που συμβαίνει λόγω της θέρμανσης με τριβή σε ευαίσθητους σιδηρομαγνητικούς πυρήνες. Επιπλέον, αυτό το εφέ είναι υπεύθυνο για τον χαμηλό ήχο βουητού που προέρχεται από τους μετασχηματιστές. Αυτό συμβαίνει επειδή τα ταλαντευόμενα AC ρεύματα τείνουν να παράγουν ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο.
Τυπικά, ένα μαγνητικό υλικό έχει περιοχές που ονομάζονται τομείς, καθεμία από τις οποίες έχει ομοιόμορφη μαγνήτιση. Εάν εφαρμόσουμε ένα μαγνητικό πεδίο, τα όρια μεταξύ των περιοχών τείνουν να μετατοπίζονται ενώ τα πεδία περιστρέφονται. Αυτά τα δύο εφέ μπορούν να προκαλέσουν αλλαγή στις διαστάσεις του υλικού.
Τι είναι το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο;
Το Πιεζοηλεκτρικό αναφέρεται στην ιδιότητα ορισμένων στερεών υλικών που μπορούν να συσσωρεύσουν το ηλεκτρικό φορτίο κατά την εφαρμογή μηχανικής καταπόνησης. Με άλλα λόγια, αναφέρεται στον ηλεκτρισμό που προκύπτει από την πίεση και τη λανθάνουσα θερμότητα. Αυτός ο όρος προέρχεται από τα ελληνικά, όπου piezin σημαίνει συμπίεση ή πίεση και elektron σημαίνει κεχριμπάρι (πρώιμη πηγή ηλεκτρικού φορτίου). Αυτή η ιδιότητα ονομάζεται πιεζοηλεκτρισμός και τα υλικά που δείχνουν αυτήν την ιδιότητα περιλαμβάνουν κρυστάλλους, ορισμένα κεραμικά και βιολογική ύλη όπως οστά, DNA και διάφορες πρωτεΐνες.
Εικόνα 02: Μια πιεζοηλεκτρική ισορροπία
Τυπικά, το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο μπορεί να οδηγήσει στη γραμμική ηλεκτρομηχανική αλληλεπίδραση μεταξύ της μηχανικής και της ηλεκτρικής κατάστασης σε κρυσταλλικά υλικά που δεν έχουν συμμετρία αντιστροφής. Επιπλέον, αυτό το φαινόμενο είναι αναστρέψιμο, καθώς τα υλικά που μπορούν να δείξουν το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο μπορούν επίσης να εμφανίσουν το αντίστροφο του φαινομένου (είναι η δημιουργία μιας μηχανικής καταπόνησης που προέρχεται από ένα εφαρμοσμένο ηλεκτρικό πεδίο).
Η φύση του πιεζοηλεκτρικού φαινομένου είναι πολύ παρόμοια με αυτή της ηλεκτρικής διπολικής ροπής στα στερεά. Μπορούμε εύκολα να υπολογίσουμε την πυκνότητα ή την πόλωση του διπόλου αθροίζοντας τις διπολικές ροπές ανά όγκο της κρυσταλλογραφικής μονάδας κυψέλης. Συνήθως, τα γειτονικά δίπολα τείνουν να ευθυγραμμίζονται σε περιοχές γνωστές ως τομείς Weiss. Αυτή η διαδικασία ευθυγράμμισης ονομάζεται πόλωση, όπου ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο εφαρμόζεται στα υλικά σε υψηλές θερμοκρασίες. Ωστόσο, όλα τα πιεζοηλεκτρικά υλικά δεν μπορούν να πολωθούν.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ μαγνητοσυστολής και πιεζοηλεκτρικού φαινομένου;
Η μαγνητοσυστολή και το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο είναι σημαντικές χημικές έννοιες. Η βασική διαφορά μεταξύ μαγνητοσυστολής και πιεζοηλεκτρικού φαινομένου είναι ότι το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο μπορεί να προκαλέσει την άμεση μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια, ενώ το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο μπορεί να μετατρέψει την ενέργεια σε ένα μαγνητικό πεδίο σε μηχανική ενέργεια.
Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τις διαφορές μεταξύ μαγνητοσυστολής και πιεζοηλεκτρικού φαινομένου σε μορφή πίνακα για σύγκριση δίπλα-δίπλα.
Σύνοψη – Μαγνητοσυστολή έναντι πιεζοηλεκτρικού φαινομένου
Η μαγνητοσυστολή είναι μια ιδιότητα των μαγνητικών υλικών που μπορεί να προκαλέσει αυτά τα υλικά να αλλάξουν το σχήμα ή τη διάστασή τους κατά τη διαδικασία μαγνήτισης. Το πιεζοηλεκτρικό αναφέρεται στην ιδιότητα ορισμένων στερεών υλικών όπου αυτά τα υλικά μπορούν να συσσωρεύσουν το ηλεκτρικό φορτίο κατά την εφαρμογή μηχανικής καταπόνησης. Η βασική διαφορά μεταξύ μαγνητοσυστολής και πιεζοηλεκτρικού φαινομένου είναι ότι το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο μπορεί να προκαλέσει την άμεση μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια, ενώ το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο μπορεί να μετατρέψει την ενέργεια σε ένα μαγνητικό πεδίο σε μηχανική ενέργεια.
