압전소자 실험

압전소자(壓電素子, piezoelectric element)는 특정 방향으로 힘을 가하면 양쪽에 전압이 생성되고, 특정 방향으로 전압을 가하면 변형이 생기는 소자이다.

이런 성질을 이용해서 스피커나 마이크 등으로 이용되기도 하고, 가스렌지 등의 압전착화소자로 이용되기도 한다.

여기서는 압전소자에 따로 압력을 가해보는 실험을 해 보았다.

라이터에서 떼어낸 압전소자이다.(라이터돌 아님) 이 압전소자의 양쪽에 구리판을 댄 다음 압력을 가해보면서 전압변화를 살펴볼 것이다.

양쪽에 접촉할 구리판은 멀티미터의 리드봉 끝에 감는 방식으로 접속했다.

나머지쪽의 리드봉에도 구리판을 감아서 위쪽을 덮는다. 구리판끼리는 서로 접촉해서는 안된다.

아무런 압력을 가하지 않았을때의 모습이다. 전압이 생성되지 않아서 0V 를 가리킨다.

압전소자는 오른쪽에 있는 네임펜으로 눌러볼 것이다.

http://youtu.be/LvzULIt6VaQ

동영상을 보면, 압전소자를 펜으로 누를 때와 펜을 뗄 때, 전압이 생성되는 부호가 다르다는것을 볼 수 있다.

또한, 펜을 눌러서 힘을 가하는 순간에만 전압이 생성되고, 떼는 순간에만 전압이 생성된다. 빠르게 할 수록 높은 전압이 생기는것도 볼 수 있다.

즉, 압전소자는 압력을 받고 있으면 전기를 내보내는 것이 아니고, 압력을 받는 순간 또는 압력이 없어지는 순간에만 전압이 발생되며, 압력의 변화율에 비례해서 전압이 생성된다는 결론을 얻을 수 있다.

압전소자로 발전장치를 만들려는 사람들이 많이 있는데, 이를 적용하려면 압력이 가해지는 곳이 아닌 진동이 가해지는 곳을 골라야 할 듯하다.

압전소자는 위에서 언급한 곳 말고도 폭발력의 크기를 잰다거나, 유리창이 깨지는 것을 감지하여 경보를 울리는 장치 등에 사용되고 있다.