П'єзоелектрика (від греч.(грецький) piézo — давлю і електрика ), явища виникнення поляризації діелектрика під дією механічної напруги (прямий п'єзоелектричний ефект) і виникнення механічних деформацій під дією електричного поля (зворотний п'єзоелектричний ефект). Прямій і зворотний п'єзоелектричний ефекти спостерігаються в одних і тих же кристалах — пьезоелектріках. Перше детальне дослідження п'єзоелектричних ефектів зроблене в 1880 братами Ж. і П. Кюрі на кристалі кварцу . Надалі п'єзоелектричні властивості були виявлені більш ніж в 1500 речовин, з яких широко використовуються сегнетова сіль, титанат барії і ін. (див. П'єзоелектричні матеріали ).
П'єзоелектричні властивості кристалів пов'язані з їх структурою. Ними володіють всі піроелектріки (спонтанно поляризовані діелектрики). При механічній деформації піроелектріка міняється величина його спонтанної поляризації, що і спостерігається як прямий п'єзоелектричний ефект. П'єзоелектричні ефекти спостерігаються також в деяких непіроелектріках (наприклад, в кварцу). Справедливе загальне твердження: кристали, симетрії, що володіють центром, не можуть бути пьезоелектрікамі. Це пояснюється тим, що при деформації кристала центр симетрії зберігається, а за наявності центру симетрії не може бути поляризації ( мал. 1 , 2 ). Наявність інших елементів симетрії (осі, плоскість симетрії) може «забороняти» появу поляризації в певних напрямах або при деяких певних деформаціях (див. Симетрія кристалів ).
Кількісними характеристиками П. в даному кристалі є сукупність пьезоконстант і пьезомодулей — коефіцієнт пропорційності між електричними величинами (напруженість електричного поля Е , поляризація P ) і механічними величинами (механічна напруга s, відносні деформації u ) . Наприклад, P = d s . Коефіцієнт d і є одна з пьезоконстант. Т. до. довільна механічна напруга може бути представлене як сукупність 6 незалежної напруги, а вектор поляризації P має 3 незалежних компоненти, то в загальному випадку може бути 18 різних пьезоконстант d. Проте симетрія кристала обмежує число незалежних і відмінних від нуля пьезоконстант. Величина d залежить від умов досвіду, а саме: вона має одне значення d, якщо заряд на обкладаннях конденсатора ( мал. 3 ) підтримувати рівним нулю, і інше значення d'', якщо обкладання конденсатора закорочені, тобто Е = 0. Тому співвідношення P = d s доцільно записувати, наприклад, у вигляді: P = d'' s + c Е. Величини d і d'' зв'язані співвідношенням d’ = d e, де e — діелектрична проникність кристала.
Пьезоконстантамі називаються також коефіцієнти r, g, h в співвідношеннях P = ru + c’ Е, u = S'' s + hp, u = S'' s + he і т.п. Все пьезоконстанти d, r, g, h зв'язані один з одним, так що при описі п'єзоелектричних властивостей кристала можна обмежитися лише одній, наприклад d. Характерна величина пьезоконстанти d в системі СГСЕ складає для кварцу 3×10 —8 . Істотно великих величин можуть досягати пьезоконстанти сегнетоелектріков, що пов'язано з їх високою діелектричною проникністю і доменною структурою, яка може перебудовуватися при деформації.
Пьезоелектріки широко застосовують в техніці, акустиці, радіофізиці і т.д. Їх вживання засноване на перетворенні електричних сигналів в механічних і навпаки. Пьезоелектріки використовуються в резонаторах, що входять до складу генераторів (див. Кварцевий генератор ), фільтрів, різного роду перетворювачів і датчиків.
Літ.: Кедп В., П'єзоелектрика і його практичне вживання, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1949; Мезон В., П'єзоелектричні кристали і їх вживання в ультраакустиці, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1952; Берлінкур [і ін.], П'єзоелектричні і пьезомагнітниє матеріали і їх вживання в перетворювачах, в кн.: Фізична акустика, під ред. В. Мезона, пер.(переведення) з англ.(англійський), т. 1, ч. А, М., 1966.
