2 – Phénomène de piézo-électricité F. Patat
On appelle piézo-électricité, la propriété que possèdent certains matériaux de pouvoir transformer une énergie électrique en énergie mécanique, c’est-à-dire une onde électrique en onde acoustique ou inversement. La piézo-électricité directe a été découverte en 1880 par les frères CURIE qui ont observé l’apparition de charges électriques à la surface de certains matériaux soumis à une déformation. L’effet inverse, à savoir la déformation d’un matériau piézo-électrique auquel on applique une tension électrique a été observé plus tard : la piézo-électricité est un phénomène réciproque. 1 – Principe de la piézo-électricité 1.1.piézo-électricité naturelle Certains cristaux tel que le quartz sont naturellement piézo-électriques. Une maille de cristal de quartz est composée d’atomes de silicium portant une charge électrique positive et d’atomes d’oxygène portant une charge électrique négative. Sur la figure suivante, on voit qu’en l’absence de déformation, le barycentre des charges positives est confondu avec celui des charges négatives. Si maintenant on applique une face de compression, la maille cristalline va se déformer, de sorte que le barycentre des charges positives et celui des charges négatives vont s’écarter. On a ainsi créé un dipôle électrique qui par réaction, va faire apparaître des charges de signes opposés sur les deux électrodes : c’est l’effet direct.

Si au contraire on apporte des charges électriques, sous l’effet de forces électrostatiques, la maille va se déformer : c’est l’effet inverse. Dans ces deux formes, l’effet piézo-électrique est linéaire : champ électrique et déformation sont proportionnels. Si on place des électrodes métalliques sur la surface d’une plage de matériau piézo-électrique et qu’on applique une tension oscillante dans le temps, à la fréquence de 5 MHz par exemple, à ces deux électrodes, la plaque se déformera à la fréquence de 5 MHz. Son mouvement se communiquera au milieu adjacent