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Piezo Effekt

Piezo Effekt1880 entdeckten die Brüder Pierre und Jacques Curie beim Experimentieren mit Quarz und Rochellesalz, dass durch einen mechanischen Druck auf bestimmte Flächen mancher Kristalle ein elektrisches Feld auftritt. Sie nannten das den piezoelektrischen Effekt (griechisch. piezein = drücken oder pressen, piezo "ich drücke".

Quarz hat die chemische Formel SiO2. Die Silizium- und Sauerstoff-Atome sind in sechsseitigen Strukturen angeordnet. Da Si und O2 eine unterschiedliche Elektro-Negativität besitzen, liegen Dipole vor, deren Ladungen jedoch aufgrund ihrer strukturellen Anordnung im Kristallgitter ausgeglichen sind.

Die Ursache der Piezoelektrizität ist, dass sich die Quarzkristalle unter Druckeinwirkung deformieren und sich dabei die Gitterbausteine derart verschieben, dass ein elektrischer Dipol entsteht bzw. bereits vorhandene Dipole verstärkt werden. Es kommt zu einer Verschiebung der Ladungsschwerpunkte und der Kristall wird polarisiert.

Die Seite mit dem größeren Einfluss der Si-Atome wird positiv, die O2-Seite hingegen wird elektrisch negativ. Die vorher elektrisch neutrale Strukturzelle bildet also einen elektrischen Dipol. Die regelmäßige Kristallstruktur verstärkt diesen Effekt, so dass man eine deutlich messbare elektrische Spannung zwischen einzelnen Flächen des Kristalls messen kann.

Dieser Effekt wird im Bereich der Kabelkonfektion in Crimpkraftüberwachungssystemen verwendet. Damit werden die Kräfte die bei der Herstellung einer Crimpverbindung auftreten gemessen und mit einer Referenzkurve verglichen.

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