Детская энциклопедия

Меню сайта











Излучатели ультразвука

Чтобы излучатель мог создавать упругие волны ультразвука, частота его колебаний дол­жна превышать 20 000 гц. Такие излучатели открыты уже давно, но применяться стали сов­сем недавно. В 1880 г. французские ученые бра­тья Пьер и Поль Кюри исследовали свойства кристаллов. Они заметили, что, если кристалл кварца сжать с двух сторон, на его гранях, перпендикулярных направлению сжатия, воз­никают электрические заряды: на одной гра­ни — положительные, на другой — отрицатель­ные. Таким же свойством обладают кристаллы турмалина, сегнетовой соли, даже сахара. Заря­ды на гранях кристалла возникают и при его растяжении. Но на грани, дававшей при сжа­тии положительный заряд, при растяжении будет отрицательный, и наоборот.

Такое возникновение электрических заря­дов на кристаллах было названо пьезоэлектри­чеством (от греческого слова «пьезо» — давлю). Кристалл, имеющий такое свойство, называют пьезоэлектриком. В дальнейшем братья Кюри обнаружили, что пьезоэлектрический эффект обратим: если на гранях кристалла создать разноименные электрические заряды, он либо сожмется, либо растянется, в зависимости от того, к какой грани приложен положительный и к какой отрицательный заряд.

Пьезоэлектричество впервые было практи­чески применено лишь в мировой войне 1914— 1918 гг. Французский ученый Поль Ланжевен предложил использовать это явление, чтобы обнаруживать подводные лодки. Винт лодки порождает при своем вращении упругие волны. Они распространяются в воде со скоростью 1460 м/сек. Если пьезоэлектрический кристалл, опущенный в воду, окажется на пути ультра­звуковой волны, то волна сожмет его грани и на них появятся электрические заряды.

Ланжевен изобрел и излучатель ультра­звуковых волн. Пробуя заряжать грани квар­цевого кристалла электричеством от генера­тора переменного тока высокой частоты, он установил, что кристалл совершает при этом колебания в такт изменению напряжения тока. Одна пластинка кристалла излучает ультра­звук очень малой мощности. Чтобы получить большую мощность колебаний, Ланжевен со­ставил из многих кварцевых пластинок мозаич­ный слой. Кварцевую мозаику он вложил между двумя стальными листами. Они и скреп­ляли ее, и были электродами.

Чтобы увеличить амплитуду колебаний у пластинок кристалла, Ланжевен воспользо­вался явлением резонанса: если собственная частота колебаний пластинки совпадает с ча­стотой колебаний напряжения на электродах, амплитуда колебаний на пластинке резко воз­растает. Исследования Ланжевена дали воз­можность изготовлять кварцевые излучатели уль­тразвука различных частот.

Пьезоэлектрическими свойствами обладают не только кристаллы, но и керамика из титаната бария. У керамических излучателей много преимуществ перед кварцевыми. Им можно придавать любые размеры и любую форму. Ультразвук можно получать и другим спо­собом. Еще в 1847 г. физик Джоуль, изучая магнитные свойства металлов, обнаружил, что железные и никелевые стержни изменяют свои размеры при перемагничивании электрическим током. Когда направление тока в обмотке изме­няется, стержень то уменьшается, то увели­чивается в такт изменениям в направлении тока. В окружающей среде при этом возбуждаются упругие волны, частота которых определяется колебаниями стержня. Это явление было на­звано магнитострикцией (от латинского слова «стриктус» — сжатие).





 
Календарь
«  Декабрь 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2016