Question

【題目】閱讀《壓電陶瓷》回答問題

壓電陶瓷

1880年，居里兄弟首先發現電氣石的壓電效應，從此開始了壓電學的歷史。壓電陶瓷是一種能夠將機械能和電能互相轉換的陶瓷材料，已被廣泛應用于醫學成像、聲傳感器、聲換能器、超聲馬達等。

壓電陶瓷最大的特性是具有壓電性，包括正壓電性和逆壓電性。正壓電性是指某些電介質在機械外力作用下，介質內部正負電荷中心發生相對偏移而引起極化，從而導致電介質兩端表面內出現符號相反的束縛電荷。當給陶瓷片施加一外界壓力F時，片的兩端會出現放電現象；相反加以拉力F時會出現充電現象。這種機械效應轉變成電效應的現象屬于正壓電效應。如圖（甲）所示。

另外，壓電陶瓷具有自發極化的性質，而自發極化可以在外加電壓的作用下發生轉變。因此當給具有壓電性的電介質加上外電壓時會發生如圖（乙）所示的變化，壓電陶瓷會有變形。壓電陶瓷之所以會有變形，是因為當加上與自發極化相同的外電壓時，相當于增強了極化強度。極化強度的增大使壓電陶瓷片沿極化方向伸長。相反, 如果加反向電壓,則陶瓷片沿極化方向縮短。這種由于電效應轉變成機械效應的現象是逆壓電效應。

壓電陶瓷具有敏感的特性，可以將極其微弱的機械振動轉換成電信號，可用于聲納系統、氣象探測、遙測環境保護、家用電器等。壓電陶瓷對外力的敏感使它甚至可以感應到十幾米外飛蟲拍打翅膀對空氣的擾動，用它來制作壓電地震儀，能精確地測出地震強度，指示出地震的方位和距離。

聲音轉換器是最常見的應用之一。像傳聲器、耳機、蜂鳴器、超聲波探測儀等都可以用壓電陶瓷做聲音轉換器。如兒童玩具上的蜂鳴器就是電流通過壓電陶瓷的逆壓電效應產生振動，而發出人耳可以聽得到的聲音。

煤氣灶上用的一種新式電子打火機，就是利用壓電陶瓷制成的。只要用手指壓一下打火按鈕，打火機上的壓電陶瓷就能產生高電壓，形成電火花而點燃煤氣，可以長久使用。所以壓電打火機不僅使用方便，安全可靠，而且壽命長，例如一種鈦鉛酸鉛壓電陶瓷制成的打火機可使用100萬次以上。

在海戰中，潛艇能長期在海下潛航，神不知鬼不覺地偷襲港口、艦艇，使敵方大傷腦筋。如何尋找敵潛艇？靠眼睛不行，用雷達也不行，因為電磁波在海水里會急劇衰減，不能有效地傳遞信號，探測潛艇靠的是聲吶——水下耳朵。壓電陶瓷就是制造聲納的材料，它發出超聲波，遇到潛艇便反射回來，被接收后經過處理，就可測出敵潛艇的方位、距離等。

請根據上述材料，回答下列問題：

（1）壓電效應實現了_________能與電能之間的相互轉化；

（2）文中提到的煤氣灶上一種新式電子打火機利用了________壓電效應（選填“正”或“逆”）；

（3）通過閱讀文中信息，以下不屬于壓電效應應用的是_______。（選填選項前的字母）

A．蜂鳴器 B．聲吶 C．地震探測儀 D．LED燈

Answer 1

【答案】 機械 正 D

【解析】（1）根據題意，壓電陶瓷是一種能夠將機械能和電能互相轉換的陶瓷材料，所以壓電效應實現了機械能與電能之間的相互轉化；

（2）文中提到：機械效應轉變成電效應的現象屬于正壓電效應。

煤氣灶上新式電子打火機就是由機械外力的作用，最終轉變成的電能，所以用了正壓電效應；

（3）根據文中信息：利用壓電效應，提成聲音轉換器是最常見的應用之一。像傳聲器、耳機、蜂鳴器、超聲波探測儀、地震探測儀等都可以用壓電陶瓷做成，而LED燈是半導體材料的應用，故選D。

答案： (1). 機械 (2). 正 (3). D