4.2. Funkcionalni materijali

Zadatak:

Ovisnost izlaznog napona o primijenjenoj sili nekog piezoelektričkog materijala je prikazana sljedećom tablicom:

Izradak:

Podatke prikazane u tablici možemo prikazati grafički:

Vidimo da mjereni podaci prate linearnu ovisnost pa ih zato možemo uskladiti s pravcem [latex]\mathit{U = aF + b}[/latex], s time da je odsječak na ordinati b = 0:

Usklađivanjem pravca s mjernim podacima, dobivamo vrijednost koeficijenta smjera:

a = 0,00102 V N^-1

Prema tome, pripadna jednadžba pravca glasi: 

U = 0,00102 V N^-1 · F

ili [latex]\mathit{F} = \frac{\mathit{U}}{0,00102 V N^{-1}}[/latex]

Uvrstimo li vrijednost izlaznog napona pri vaganju osobe, dobivamo:

F = 920,6 N

To je težina osobe, dakle F = mg. Ako je g = 9,81 m s^-2, onda je masa osobe:

m = 93,8 ≈ 94 kg

Zadatak:

Intrinsička gustoća nosača naboja u germaniju pri sobnoj temperaturi je n_i = 2,37·10¹⁹ m³. Odredite specifičan otpor germanija ako je mobilnost elektrona i šupljina μ_e = 0,38 m² V^-1 s^-1 i μ_h = 0,18 m² V^-1 s^-1.

You have a 1000 N force striking a block of PZT that has a 20 cm by 20 cm area and that has a thickness of 3 cm. How much voltage and power is created.

Source https://www.physicsforums.com/threads/piezoelectric-example-problem.3241

You have a 1000 N force striking a block of PZT that has a 20 cm by 20 cm area and that has a thickness of 3 cm. How much voltage and power is created.

Source https://www.physicsforums.com/threads/piezoelectric-example-problem.324105

Izradak:

S obzirom na to da je specifičan otpor ρ recipročna vrijednost vodljivosti σ:

[latex]\mathit{\rho} = \frac{1}{\mathit{\sigma}}[/latex]

prvo ćemo odrediti vodljivost, koja je određena izrazom:

[latex]\mathit{\sigma} = \mathit{n}_{i}\mathit{e}(\mathit{\mu}_{e} + \mathit{\mu}_{h})[/latex]

gdje je e = 1,6·10^-19 C. Uvrštavanjem dobivamo:

σ = 2,1235 Ω^-1 m^-1

Specifičan otpor germanija pri sobnoj temeraturi je:

ρ = 0,4709 Ω m

Zadatak:

Na staklenoj ploči je uzorak etanola. Odredi indeks loma etanola n_EtOH ako je indeks loma stakla n_s = 1,4, a kritični kut za totalnu refleksiju je θ₁ = 65°.

Rješenje:

Kritični kut je onaj kut kad kut loma svjetlosti θ₂ iznosi 90°. Iz Snellovog zakona slijedi:

[latex]\mathit{n}_{s}\sin{\mathit{\theta}_{1}} = \mathit{n}_{EtOH}\sin{\mathit{\theta}_{2}}[/latex]

Znamo da je sin 90° = 1 pa gornji izraz poprima vrlo jednostavan oblik:

[latex]\mathit{n}_{EtOH} = \mathit{n}_{s}\sin{\mathit{\theta}_{1}}[/latex]

Prema tome:

n_EtOH = 1,27