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PIÉZO-ÉLECTRICITÉ

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La piézo-électricité est un phénomène propre à certains types de cristaux (le quartz est le plus connu) ou de céramiques anisotropes. Il apparaît à la surface de ces corps, quand on les soumet à des pressions, des charges électriques (effet « direct »). Inversement, l'application d'une tension, électrique sur ces mêmes surfaces donne lieu à une modification des dimensions des cristaux (effet « inverse »). Il y a là un moyen de transformer un signal électrique en déformation mécanique et réciproquement. 

Ce phénomène, combiné aux propriétés de résonance mécanique des corps utilisés, permet d'obtenir des vibrations électriques ou mécaniques, à l'origine de nombreuses applications pratiques.

Les sources de fréquences stables, indispensables à tous les systèmes actuels de télécommunication, les générateurs d'ultrasons, certaines têtes de lecture de tourne-disques, certains modèles d'allume-gaz, constituent quelques applications de la piézo-électricité. L'exploitation industrielle de ce phénomène, à peine naissante en 1940, en plein développement quarante ans plus tard, occupe dans le monde des dizaines de milliers de personnes, des mineurs de quartz aux ingénieurs électroniciens.

La piézo-électricité, pressentie au milieu du xixe siècle après les théories cristallographiques de René Just Haüy, a été mise en évidence à Paris en 1880 par les frères Pierre et Jacques Curie. Ce fut une découverte exemplaire, puisque ces derniers apportèrent à la fois la preuve expérimentale du phénomène et une théorie élaborée, le reliant à la géométrie atomique des cristaux et énonçant ses principales lois. Cette découverte attira immédiatement l'attention des scientifiques : Gabriel Lippmann, Wilhelm Gottlieb Hankel, William Thomson (lord Kelvin) et surtout Woldemar Voigt complétèrent les observations et la théorie du phénomène, presque complètement établie à la fin du xixe siècle.

La piézo-électricité n'était pourtant alors qu'une curiosité de laboratoire. La guerre de 1914-1918 la fit entrer dans […]

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AMÉTHYSTE

Écrit par :  Yves GAUTIER

Dans le chapitre " Propriétés physico-chimiques"  : …  notamment son absence de centre de symétrie, induit des propriétés électriques telles que la *piézo-électricité et la pyro-électricité. L'améthyste, comme les autres variétés de quartz et aussi la tourmaline, soumise à des contraintes mécaniques selon l'axe c, dissocie les centres de gravité des charges positives et des charges négatives : il… Lire la suite
BACHELARD GASTON (1884-1962)

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Dans le chapitre "De la raison orthodoxe à la raison paradoxe"  : …  est fourni par le schéma triangulaire de Cady analysé par Bachelard dans le chapitre sur la *piézo-électricité du Rationalisme appliqué : il met en lumière non le parallélisme mais l'« interrelationisme », le couplage des phénomènes électriques, thermiques et élastiques, dans une nouménologie synthétique qui fait intervenir cette… Lire la suite
BECQUEREL ANTOINE CÉSAR (1788-1878)

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… *Ancien élève de l'École polytechnique (où il entre en 1806), sorti dans le corps des ingénieurs militaires, Becquerel, après la chute de Napoléon, se consacre uniquement à la science et il est le premier à occuper la chaire de physique au Muséum d'histoire naturelle de Paris (1838). Il est le chef de file de toute une dynastie d'hommes de science… Lire la suite
DIÉLECTRIQUES

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Dans le chapitre "Fluides isotropes"  : …   : Supposons, par exemple, κ = 2 (liquide non polaire). Dans ce cas, la pression (en *newtons par mètre carré) est liée au champ (en volts par mètre) par la relation : soit, en unités usuelles : On voit que le champ doit être de l'ordre de 108 Vm-1 pour que la surpression d'électrostriction soit de l'ordre du bar… Lire la suite
ÉLECTRICITÉ - Histoire

Écrit par :  Jacques NICOLLE

Dans le chapitre "Les travaux de Pierre Curie"  : …  Pierre Curie étaient aussi très importants : découverte, avec son frère Jacques (1855-1941), de la *piézo-électricité, phénomène qui consiste dans l'apparition de charges électriques de signes contraires aux extrémités de certains cristaux à la suite de pressions que l'on exerce sur des faces particulières. Les applications de ce phénomène devaient… Lire la suite
ÉLECTRO-ACOUSTIQUE

Écrit par :  Éric de LAMARE

Dans le chapitre "Principes piézo-électrique et magnétostrictif"  : …  charges électriques proportionnelles aux pressions mécaniques que l'on exerce sur eux : c'est le phénomène de *piézo-électricité découvert en 1880 par les frères Jacques et Pierre Curie. De même, certains métaux ferromagnétiques présentent, à l'égard d'un champ magnétique, des propriétés absolument analogues aux précédentes. Il s'agit alors de la… Lire la suite
FERRO-ÉLECTRICITÉ

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Dans le chapitre "Théories de la ferro-électricité"  : …  est un modèle microscopique de la ferro-électricité qui suppose que certaines vibrations du réseau *cristallin du mode optique (appelées mode ferro-électrique) se font à fréquence très basse, ce qui autorise un couplage avec les vibrations du mode acoustique et assure l'effet coopératif entre mailles polarisées voisines ; celles-ci s'orientent… Lire la suite
HORLOGERIE

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Dans le chapitre "Le résonateur à quartz"  : …  disques, diapasons, lentilles, à des fréquences très stables, avec de grands facteurs de qualité ; *– parce que le matériel est piézo-électrique, ce qui permet d'utiliser cette propriété comme transducteur d'entretien intégré avec le résonateur. La piézo-électricité de certains cristaux a été mise en évidence par les frères Curie en 1880 (quartz,… Lire la suite
HYPERSONS

Écrit par :  Pierre TOURNOIS

Dans le chapitre "Excitation et détection"  : …  possibles. Pour la production ou la détection par ondes planes, on utilise généralement des effets* piézo-électriques ou magnéto-élastiques. Lorsque le monocristal est piézo-électrique, comme le quartz, le niobate de lithium LiNbO3, le sulfure de cadmium CdS, l'oxyde de zinc ZnO, on peut introduire l'échantillon dans une cavité… Lire la suite
LIPPMANN GABRIEL (1845-1921)

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MAGNÉTOSTRICTION

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Dans le chapitre "Augmentation du couple mécanique et de la puissance dans les micromécanismes"  : …  circuit intégré (above integrated circuit, technologie « au-dessus du circuit intégré »). *Ainsi, par exemple, des couches minces piézo-électriques sont déposées sur le silicium afin de réaliser un micromoteur piézo-électrique à ultrasons, le rotor étant entraîné par frottement sur le stator déformé continûment par une onde mécanique de… Lire la suite
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Dans le chapitre "L'OPTIQUE ADAPTATIVE : CORRIGER EN TEMPS RÉEL"  : …  grandes familles de miroirs déformables sont considérées : celle où l'actionneur, en général un *transducteur piézo-électrique auquel sont appliquées des tensions de quelques centaines de volts, fonctionne en poussant ou en tirant sur la surface du miroir, et celle où le matériau piézo-électrique se courbe sous le miroir, suivant un principe… Lire la suite
SONAR

Écrit par :  Xavier LURTON

Dans le chapitre " Technologie des systèmes sonar"  : …  dans l'eau salée), les transducteurs sous-marins sont généralement fondés sur l'utilisation de *matériaux piézo-électriques. Ces derniers ont la propriété de se déformer sous l'action d'un champ électrique, ou, inversement, de produire une tension électrique sous l'effet d'une contrainte mécanique. En pratique, ils sont fabriqués à partir de… Lire la suite
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Écrit par :  Maurice JESSELAndré ZAREMBOWITCH

Dans le chapitre "Transducteurs électromagnétiques"  : …  le premier, eut l'idée d'appliquer à la production et à la réception d'ultrasons le phénomène de la *piézo-électricité, découvert par Pierre et Jacques Curie. Excités par un courant électrique de haute fréquence, le quartz et les autres cristaux piézo-électriques (sel de Seignette, niobate de lithium, tartrates et phosphates de potassium ou d'… Lire la suite

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Domaine cristallin avec centre de symétrie Domaine cristallin sans centre de symétrie Quartz initial Quartz : coupes usuelles Quartz : modes de vibration Dipôle Impédance

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