Piezoelectricidad natural del cuarzo

Published On Aug-01-2017

Transcripción

Hubo una época en que los relojes de pulsera eran de cuerda. Tenían una perilla en la parte externa que el usuario hacía girar para activar el mecanismo de funcionamiento del reloj; de no hacerlo, el reloj se detenía. Por tal motivo, las personas tenían que estar pendientes de realizar esta actividad periódicamente. Con la aparición de los relojes de cuarzo, estas rutinas desaparecieron.

El cuarzo es un ejemplo de un cristal piezoeléctrico natural, capaz de convertir la presión en electricidad, y la electricidad en vibraciones mecánicas. Los cristales de cuarzo están hechos de átomos de silicio y oxígeno, en un patrón que se repite. Los átomos de silicio tienen una carga positiva y los átomos de oxígeno tienen una carga negativa. Cuando el cristal no es sometido a presión, las cargas están distribuidas de manera balanceada por todo el cristal, pero cuando se comprime o se estira, los átomos se reordenan ligeramente, haciendo que las cargas positivas se acumulen de un lado y las negativas del lado contrario, creándose una bipolaridad en el cristal que da lugar a una diferencia de potencial entre ambas regiones, tal y como se ve en la siguiente figura:

Figura 13.2. Piezoelectricidad del cuarzo

Esta bipolaridad es la causante de corrientes eléctricas en circuitos exteriores al cristal.

Una aplicación muy importante de los cristales de cuarzo son los osciladores electrónicos de precisión. Estos dispositivos utilizan la frecuencia natural de resonancia mecánica del cristal de cuarzo, excitada por un voltaje externo, para fabricar relojes internos de ordenadores piezas en radios, entre otros. El margen de frecuencia cubierto por los cristales de cuarzo depende de su tamaño y modo de vibración. Comúnmente pueden ser construidos para operar entre unas decenas de kilohercios hasta decenas de megahercios, y la frecuencia de resonancia puede ser estable hasta unas pocas partes en diez elevado a la nueve. Existen otros materiales naturales que presentan la misma propiedad del cuarzo, como la turmalina y la sal de Rochelle. Sin embargo, su efecto piezoeléctrico es muy débil, conduciendo a la búsqueda de materiales con un poder piezoeléctrico mayor.

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