La differenza fondamentale tra magnetostrizione ed effetto piezoelettrico è che l'effetto piezoelettrico può causare la conversione diretta dell'energia elettrica in energia meccanica, mentre l'effetto piezoelettrico può convertire l'energia in un campo magnetico in energia meccanica.
La magnetostrizione è una proprietà dei materiali magnetici che può far sì che questi materiali cambino forma o dimensione durante il processo di magnetizzazione. Il piezoelettrico si riferisce alla proprietà di alcuni materiali solidi che possono accumulare la carica elettrica in seguito all'applicazione di sollecitazioni meccaniche.
Cos'è la magnetostrizione?
La magnetostrizione è una proprietà dei materiali magnetici che può far sì che questi materiali cambino forma o dimensione durante il processo di magnetizzazione. Tipicamente, la magnetizzazione di un materiale ha delle variazioni, che si verificano a causa del campo magnetico applicato che modifica la deformazione della magnetostrizione fino al raggiungimento del valore di saturazione.
Figura 01: un trasduttore composto da materiali magnetostrittivi
L'effetto della magnetostrizione provoca una perdita di energia dovuta al riscaldamento per attrito nei nuclei ferromagnetici sensibili. Inoltre, questo effetto è responsabile del ronzio basso che proviene dai trasformatori. Questo perché le correnti CA oscillanti tendono a produrre un campo magnetico variabile.
Tipicamente, un materiale magnetico ha aree chiamate domini, ciascuna avente una magnetizzazione uniforme. Se applichiamo un campo magnetico, i confini tra i domini tendono a spostarsi mentre i domini ruotano. Questi due effetti possono causare un cambiamento nelle dimensioni del materiale.
Cos'è l'effetto piezoelettrico?
Piezoelettrico si riferisce alla proprietà di alcuni materiali solidi che possono accumulare la carica elettrica in seguito all'applicazione di sollecitazioni meccaniche. In altre parole, si riferisce all'elettricità risultante dalla pressione e dal calore latente. Questo termine ha origine dal greco, dove piezin significa spremere o premere ed elektron significa ambra (una prima fonte di carica elettrica). Questa proprietà è denominata piezoelettricità e i materiali che mostrano questa proprietà includono cristalli, alcune ceramiche e materia biologica come ossa, DNA e varie proteine.
Figura 02: Una bilancia piezoelettrica
Tipicamente, l'effetto piezoelettrico può portare all'interazione elettromeccanica lineare tra gli stati meccanici ed elettrici in materiali cristallini privi di simmetria di inversione. Inoltre, questo effetto è reversibile poiché i materiali che possono mostrare l'effetto piezoelettrico possono anche mostrare l'effetto opposto (è la generazione di una deformazione meccanica che proviene da un campo elettrico applicato).
La natura dell'effetto piezoelettrico è molto simile a quella del momento di dipolo elettrico nei solidi. Possiamo facilmente calcolare la densità o la polarizzazione del dipolo sommando i momenti di dipolo per volume della cella unitaria cristallografica. Di solito, i dipoli vicini tendono ad allinearsi in regioni note come domini di Weiss. Questo processo di allineamento è chiamato polo, in cui un forte campo elettrico viene applicato attraverso i materiali a temperature elevate. Tuttavia, tutti i materiali piezoelettrici non possono essere polarizzati.
Qual è la differenza tra magnetostrizione ed effetto piezoelettrico?
La magnetostrizione e l'effetto piezoelettrico sono concetti chimici importanti. Il differenza fondamentale tra magnetostrizione ed effetto piezoelettrico è quello l'effetto piezoelettrico può causare la conversione diretta dell'energia elettrica in energia meccanica, mentre l'effetto piezoelettrico può convertire l'energia in un campo magnetico in energia meccanica.
L'infografica qui sotto presenta le differenze tra magnetostrizione ed effetto piezoelettrico in forma tabellare per un confronto fianco a fianco.
Riepilogo – Magnetostrizione vs effetto piezoelettrico
La magnetostrizione è una proprietà dei materiali magnetici che può far sì che questi materiali cambino forma o dimensione durante il processo di magnetizzazione. Il piezoelettrico si riferisce alla proprietà di alcuni materiali solidi in cui questi materiali possono accumulare la carica elettrica in seguito all'applicazione di sollecitazioni meccaniche. Il differenza fondamentale tra magnetostrizione ed effetto piezoelettrico è quello l'effetto piezoelettrico può causare la conversione diretta dell'energia elettrica in energia meccanica, mentre l'effetto piezoelettrico può convertire l'energia in un campo magnetico in energia meccanica.
