W przetworniku piezoelektrycznym zjawiskiem charakterystycznym jest efekt piezoelektryczny bezpośredni: gdy kryształ lub ceramika piezoelektryczna zostaje poddana naprężeniu mechanicznemu (ściskaniu albo rozciąganiu), w materiale pojawia się uporządkowanie ładunków (polaryzacja), a na przeciwległych powierzchniach powstaje ładunek elektryczny. W praktyce oznacza to powstanie sygnału elektrycznego (ładunku i odpowiadającego mu napięcia) proporcjonalnego do przyłożonej siły/naprężenia w pewnym zakresie pracy.
Dlatego poprawny opis to: generowanie ładunku elektrycznego na powierzchni płytki pod wpływem przyłożonej siły. Jest to podstawa działania wielu czujników drgań i udarów (np. akcelerometrów piezo), przetworników ultradźwiękowych oraz precyzyjnych aktuatorów piezo (tam wykorzystuje się z kolei efekt odwrotny, czyli odkształcenie pod wpływem napięcia).
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?
- Opis zmiany rezystancji przewodnika pod wpływem siły odpowiada zasadzie działania tensometru oporowego (efekt tensometryczny). To inny typ przetwornika: sygnałem jest zmiana rezystancji, a nie generacja ładunku na powierzchni materiału.
- Opis generowania siły elektromotorycznej na złączu dwóch metali dotyczy zjawiska termoelektrycznego (termopara). Tam napięcie powstaje wskutek różnicy temperatur, a kluczowa jest para różnych metali, nie naprężenia mechaniczne.
- Opis zmiany różnicy potencjałów w przewodniku pod wpływem pola magnetycznego jest typowy dla efektu Halla, wykorzystywanego w czujnikach pola magnetycznego i prądu. Mechanizm jest magnetoelektryczny, a nie piezoelektryczny.
Wskazówka egzaminacyjna: jeżeli w opisie pojawia się naprężenie i ładunek/napięcie na powierzchniach kryształu/ceramiki bez potrzeby zasilania elementu pomiarowego prądem, najczęściej chodzi o piezoelektryczność. Jeżeli mowa o zmianie rezystancji – to tensometr; jeżeli o dwóch metalach i temperaturze – termopara; jeżeli o polu magnetycznym – efekt Halla.
