21/05/19 Jules Lefeuvre 0 1
Mesure du coefficient d33 d’un piézoélectrique
Réalisation Margaux Khalil (École Estienne), Julien Bobroff et Frédéric Bouquet (Laboratoire de Physique des solides, Université Paris-Sud et CNRS). Toutes les informations et les autres projets sur opentp.fr
Niveau : Moyen
2 jours
Le but est de mesurer la tension électrique créée aux bornes d'un piézoélectrique lorsque l'on exerce une contrainte dessus.
Principe physique
La piézoélectricité est la capacité qu’a un matériau à se polariser sous l’action d’une contrainte (effet direct), ou à l’inverse de se déformer lorsqu’on lui applique un champ (effet inverse). Cela est dû à la présence dans le réseau cristallin d’atomes d’électronégativité différente. Pour ce TP, on s’intéresse plus particulièrement à la polarisation selon un axe induite par une contrainte sur ce même axe, et la proportionnalité entre la force exercée et la charge sur les faces du piézoélectrique est quantifiée par le coefficient d33.
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Smartphone
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Platine d'expérimentation
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Hauts parleurs
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Fils électriques
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Condensateur
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Balance
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Oscilloscope
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Piézoélectrique
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GBF
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Objet de masse connue
Matériel
L’objet doit avoir une masse sensiblement égale à celle de votre smartphone.
Le condensateur doit avoir une capacité d’environ 1nF.
Le haut-parleur doit avoir une surface plane et rigide.
Mesure de l'accélération du haut-parleur
- Lancer l’application Phyphox en mode « accéléromètre ».
- Placer me smartphone sur le haut-parleur.
- Faire vibrer le haut-parleur entre 60Hz et 125Hz à l’aide du GBF.
- Relever l’amplitude de l’accélération dans les données obtenues avec Phyphox.
Mesure de la tension aux bornes du piézoélectrique
- Connecter les faces opposées du piézoélectrique aux bornes du condensateur.
- Placer le piézoélectrique sur le haut-parleur, et la l’objet de masse connue par-dessus.
- Faire vibrer le système dans la même gamme de fréquence que précédemment.
- Relever à l’oscilloscope l’amplitude de la tension aux bornes du condensateur.
Analyse des résultats
- Tracer avec un logiciel de traitement de données la charge du condensateur (supposée être la même que celle sur les faces du piézoélectrique) en fonction de la force appliquée par le haut-parleur.
- Le coefficient directeur de la droite que vous obtiendrez est d33 !
Commentaires
1 réponse à “Mesure du coefficient d33 d’un piézoélectrique”
Bonjour,
Je suis en prépa PT. Pour mon projet d’étude, je me suis intéressé à l’influence de la température sur l’effet piézoélectrique. Ainsi, j’ai besoin de déterminer le coefficient d33 (au début à température ambiante) comme vous le faites lors de ce TP.
La force qui a été prise en compte pour faire l’analyse des résultats a été déterminée à l’aide du principe fondamental de la dynamique sur l’axe du vertical du Haut-Parleur, l’intensité de la force a été modulée en modifiant l’amplitude du GBF?
Est-ce bien la méthode de Berlincourt que vous utilisez pour mesurer d33 qui est le rapport de la charge sur l’intensité de la force?
N’avez vous pas eu de dérive dans le temps pour l’amplitude de la tension aux bornes du condensateur ?
Merci de votre réponse,
Oyenmon