Question

【題目】閱讀《壓電陶瓷》回答問(wèn)題

壓電陶瓷

1880年，居里兄弟首先發(fā)現(xiàn)電氣石的壓電效應(yīng)，從此開(kāi)始了壓電學(xué)的歷史。壓電陶瓷是一種能夠?qū)�機(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換的陶瓷材料，已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像、聲傳感器、聲換能器、超聲馬達(dá)等。

壓電陶瓷最大的特性是具有壓電性，包括正壓電性和逆壓電性。正壓電性是指某些電介質(zhì)在機(jī)械外力作用下，介質(zhì)內(nèi)部正負(fù)電荷中心發(fā)生相對(duì)偏移而引起極化，從而導(dǎo)致電介質(zhì)兩端表面內(nèi)出現(xiàn)符號(hào)相反的束縛電荷。當(dāng)給陶瓷片施加一外界壓力F時(shí)，片的兩端會(huì)出現(xiàn)放電現(xiàn)象；相反加以拉力F時(shí)會(huì)出現(xiàn)充電現(xiàn)象。這種機(jī)械效應(yīng)轉(zhuǎn)變成電效應(yīng)的現(xiàn)象屬于正壓電效應(yīng)。如圖（甲）所示。

另外，壓電陶瓷具有自發(fā)極化的性質(zhì)，而自發(fā)極化可以在外加電壓的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)變。因此當(dāng)給具有壓電性的電介質(zhì)加上外電壓時(shí)會(huì)發(fā)生如圖（乙）所示的變化，壓電陶瓷會(huì)有變形。壓電陶瓷之所以會(huì)有變形，是因?yàn)楫?dāng)加上與自發(fā)極化相同的外電壓時(shí)，相當(dāng)于增強(qiáng)了極化強(qiáng)度。極化強(qiáng)度的增大使壓電陶瓷片沿極化方向伸長(zhǎng)。相反, 如果加反向電壓,則陶瓷片沿極化方向縮短。這種由于電效應(yīng)轉(zhuǎn)變成機(jī)械效應(yīng)的現(xiàn)象是逆壓電效應(yīng)。

壓電陶瓷具有敏感的特性，可以將極其微弱的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，可用于聲納系統(tǒng)、氣象探測(cè)、遙測(cè)環(huán)境保護(hù)、家用電器等。壓電陶瓷對(duì)外力的敏感使它甚至可以感應(yīng)到十幾米外飛蟲(chóng)拍打翅膀?qū)�空氣的擾動(dòng)，用它來(lái)制作壓電地震儀，能精確地測(cè)出地震強(qiáng)度，指示出地震的方位和距離。

聲音轉(zhuǎn)換器是最常見(jiàn)的應(yīng)用之一。像傳聲器、耳機(jī)、蜂鳴器、超聲波探測(cè)儀等都可以用壓電陶瓷做聲音轉(zhuǎn)換器。如兒童玩具上的蜂鳴器就是電流通過(guò)壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生振動(dòng)，而發(fā)出人耳可以聽(tīng)得到的聲音。

煤氣灶上用的一種新式電子打火機(jī)，就是利用壓電陶瓷制成的。只要用手指壓一下打火按鈕，打火機(jī)上的壓電陶瓷就能產(chǎn)生高電壓，形成電火花而點(diǎn)燃煤氣，可以長(zhǎng)久使用。所以壓電打火機(jī)不僅使用方便，安全可靠，而且壽命長(zhǎng)，例如一種鈦鉛酸鉛壓電陶瓷制成的打火機(jī)可使用100萬(wàn)次以上。

在海戰(zhàn)中，潛艇能長(zhǎng)期在海下潛航，神不知鬼不覺(jué)地偷襲港口、艦艇，使敵方大傷腦筋。如何尋找敵潛艇？靠眼睛不行，用雷達(dá)也不行，因?yàn)殡姶挪ㄔ诤Ｋ�里�?huì)急劇衰減，不能有效地傳遞信號(hào)，探測(cè)潛艇靠的是聲吶——水下耳朵。壓電陶瓷就是制造聲納的材料，它發(fā)出超聲波，遇到潛艇便反射回來(lái)，被接收后經(jīng)過(guò)處理，就可測(cè)出敵潛艇的方位、距離等。

請(qǐng)根據(jù)上述材料，回答下列問(wèn)題：

（1）壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了_________能與電能之間的相互轉(zhuǎn)化；

（2）文中提到的煤氣灶上一種新式電子打火機(jī)利用了________壓電效應(yīng)（選填“正”或“逆”）；

（3）通過(guò)閱讀文中信息，以下不屬于壓電效應(yīng)應(yīng)用的是_______。（選填選項(xiàng)前的字母）

A．蜂鳴器 B．聲吶 C．地震探測(cè)儀 D．LED燈

Answer 1

【答案】 機(jī)械 正 D

【解析】（1）根據(jù)題意，壓電陶瓷是一種能夠?qū)�機(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換的陶瓷材料，所以壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械能與電能之間的相互轉(zhuǎn)化；

（2）文中提到：機(jī)械效應(yīng)轉(zhuǎn)變成電效應(yīng)的現(xiàn)象屬于正壓電效應(yīng)。

煤氣灶上新式電子打火機(jī)就是由機(jī)械外力的作用，最終轉(zhuǎn)變成的電能，所以用了正壓電效應(yīng)；

（3）根據(jù)文中信息：利用壓電效應(yīng)，提成聲音轉(zhuǎn)換器是最常見(jiàn)的應(yīng)用之一。像傳聲器、耳機(jī)、蜂鳴器、超聲波探測(cè)儀、地震探測(cè)儀等都可以用壓電陶瓷做成，而LED燈是半導(dǎo)體材料的應(yīng)用，故選D。

答案： (1). 機(jī)械 (2). 正 (3). D