How to squeeze electricity out of crystals - Ashwini Bharathula

TED-Ed

20 Jun 201704:56

Summary

TLDREl guion explora la propiedad piezoeléctrica de los materiales, que convierten la energía mecánica en eléctrica y viceversa. Descubierta por Pierre y Jacques Curie en 1880, esta característica se aplica en sonar, relojes de cuarzo, tarjetas de cumpleaños musicales y hasta en estaciones de tren que capturan energía de los pasos de los pasajeros. Los materiales piezoeléctricos, como el azúcar, el ADN, el hueso y la seda, tienen una estructura cristalina que carece de simetría central, lo que les permite generar voltaje bajo presión. El guion invita a reflexionar sobre las futuras aplicaciones de esta tecnología en nuestra vida cotidiana.

Takeaways

🍬 Un cristal de azúcar es piezoeléctrico y puede generar electricidad al ser presionado.
🔌 Los materiales piezoeléctricos convierten el estrés mecánico en electricidad y viceversa.
👨‍🔬 Pierre Curie y su hermano Jacques descubrieron la piezoelectricidad en 1880.
🔊 La compresión de cristales produce cargas positivas y negativas en caras opuestas.
🔄 La energía mecánica se transforma en eléctrica y la eléctrica en mecánica en los cristales piezoeléctricos.
🚢 La primera aplicación práctica fue en los instrumentos de sonar durante la Primera Guerra Mundial.
👋 Las luces que se encienden con la palmada utilizan la piezoelectricidad para generar voltaje.
💎 La estructura cristalina y la distribución de carga son claves para la piezoelectricidad.
🟣 El cuarzo, un material piezoeléctrico, tiene una estructura que no es simétrica y muestra dipolos que no se cancelan.
📐 Los materiales piezoeléctricos tienen células unitarias que carecen de simetría central.
🌐 Hay más materiales piezoeléctricos de lo que pensamos, incluyendo ADN, hueso y seda.
🕰 La piezoelectricidad se utiliza en relojes de cuarzo, tarjetas de cumpleaños musicales y mecheros de barbacoa.
🚉 Estaciones de tren y clubes de baile ya utilizan la energía piezoeléctrica para generar electricidad.

Q & A

¿Qué sucede cuando se presiona una cristal de azúcar?
-Cuando se presiona una cristal de azúcar, este genera su propia electricidad debido a su propiedad piezoeléctrica.
¿Qué son los materiales piezoeléctricos?
-Los materiales piezoeléctricos son aquellos que pueden convertir el estrés mecánico, como la presión o las vibraciones, en electricidad y viceversa.
¿Quién descubrió el fenómeno piezoeléctrico y en qué año?
-El fenómeno piezoeléctrico fue descubierto por el físico Pierre Curie y su hermano Jacques en 1880.
¿Cómo funciona la conversión de energía mecánica a eléctrica en un cristal piezoeléctrico?
-Cuando se comprime un cristal piezoeléctrico, aparece una diferencia de carga o voltaje en sus caras opuestas, lo que permite que el cristal comprimido genere corriente a través de un circuito, como una batería.
¿Cómo se relaciona la electricidad con el cambio de forma en los cristales piezoeléctricos?
-Al pasar electricidad a través de estos cristales, estos cambian de forma, lo que muestra la relación entre la energía eléctrica y la energía mecánica.
¿En qué aplicación práctica se utilizó por primera vez la piezoelectricidad?
-La primera aplicación práctica de la piezoelectricidad fue en los instrumentos de sonar utilizados para detectar submarinos alemanes durante la Primera Guerra Mundial.
¿Cómo funcionan las luces que se encienden con la palmada?
-Las luces que se encienden con la palmada utilizan un elemento piezoeléctrico que se flexiona con las vibraciones sonoras, creando un voltaje que alimenta los LEDs.
¿Qué hace que un material sea piezoeléctrico?
-Un material es piezoeléctrico si su estructura atómica y la distribución de carga eléctrica dentro de él no poseen un centro de simetría.
¿Cómo se ve la estructura atómica de un material piezoeléctrico como el cuarzo?
-El cuarzo, un material piezoeléctrico compuesto de silicio y oxígeno, tiene una separación de carga o un dipol en cada enlace debido a las cargas negativas de los oxígenos y positivas de los silicios.
¿Qué sucede cuando se estira un cristal piezoeléctrico?
-Al estirar un cristal piezoeléctrico, la distribución de carga se vuelve asimétrica, lo que hace que los dipoles no se cancelen y se genere un desequilibrio de carga que resulta en un voltaje.
¿Qué aplicaciones tienen los materiales piezoeléctricos en la actualidad?
-Los materiales piezoeléctricos se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde la imagen médica y las impresoras de tinta, hasta los relojes de cuarzo y los encendedores de parrillas.
¿Qué posibilidades hay para el futuro de la piezoelectricidad?
-La piezoelectricidad podría ser más común en el futuro, ya que se está explorando su uso para generar electricidad a partir de la energía mecánica abundante, como los pasos de los pasajeros en estaciones de tren o en clubes de baile.