4. Erster Versuchsdurchgang
Im ersten Versuchsdurchgang, wollte ich die Gültigkeit der Gleichungen
[i], [j], [k] und [l] mit praktischen Versuchen bestätigen. Dazu habe ich
versucht Probekörper wie in
Abbildung 24 aus dem Kristall herauszuschneiden.
Dies war allerdings nicht perfekt machbar, da ich die Richtung der X- bzw. Y-Achsen
nicht genau ausmachen konnte.
Für die Spannungsmessung im ersten Versuchs-durchgang habe ich ein Oszilloskop
verwendet, die Anwendung eines digitalen Messgeräts war aufgrund des Elektrosmogs
nicht möglich.
Abb. 27: Seignettesalzkristallquader
4.1 Versuchsverlauf
Im Verlauf des Versuches habe ich nacheinander an alle drei Flächenpaare
(gegenüberliegende Flächen) des Kristallquaders Metallplätchen
angebracht und an das Spannungsmessgerät angeschlossen. Druck wurde der
Reihe nach auf jedes der drei Flächenpaare ausgeübt, wobei ein 2 kg
Gewicht verwendet wurde.
Abb. 28: Kristallquader
mit Metallplätchen
4.2 Versuchsergebnisse und ihre Deutung
Bei meinen Versuchen konnte ich bei Druck auf jeweils alle drei Flächenpaare
eine Erhöhung der Spannung am Messgerät, bzw. einen Ausschlag am Oszilloskop
feststellen. Die Spannung konnte dabei jeweils an allen drei Flächenpaaren
abgegriffen werden. Zur Veranschaulichung kann man Abbildung 29 hernehmen, hier
wird die Druckkraft auf das gelbe Flächenpaar ausgeübt. Auf den gelben,
roten und blauen Flächen treten Ladungen auf. Verglichen mit den Gleichungen
[i], [j], [k] und [l] waren mir meine Versuchsergebnisse doch recht schleierhaft,
eine Ladung an allen drei Flächenpaaren bei Druck auf ein Flächenpaar
(vgl. Abbildung 29) ist in keiner der Gleichungen vorgesehen.
Abb. 29: Bei Druck auf ein Flächenpaar tritt an allen Flächenpaaren
eine Ladung auf
Dass meine praktischen Ergebnisse so von den theoretischen Grundlagen abgewichen
sind, könnte an den von mir herausgeschnittenen Kristallquadern liegen.
Leider war es mir ja nicht möglich, die genaue Achsenrichtung dieser Probekörper
auszumachen. Womöglich habe ich deshalb in mehrere Achsenrichtungen gleichzeitig
Druck ausgeübt, so dass die Effekte, die in den Gleichungen beschrieben
werden, parallel aufgetreten sind und jeweils Ladungen an allen drei Flächen
erzeugt haben.
Im Internet habe ich noch eine plausible Erklärung für die Abweichung
meiner Versuchsergebnisse von den theoretischen Gleichungen gefunden. Und zwar
bin ich auf eine Homepage gestoßen auf der ausgesagt wird, dass die piezoelektrischen
Konstanten für jeweils eine bestimmte Kristallklasse gelten, d.h. bei Kristallen
einer Kristallklasse sind jeweils die gleichen piezoelektrischen Zahlen ungleich
null! Bei der rhombisch-disphenoidischen Punktgruppe sind die piezoelektrischen
Zahlen d14, d25 und d36
von null verschieden, folglich beziehen sich die Formeln [i], [j], [k] und [l]
beziehen sich nur auf Seignettesalz bei weniger als 255K (-18°C) oder mehr
als 279K (24°C).
Meine Versuche wurden bei Raumtemperatur durchgeführt, was bedeutet, dass
mein Kristall der monoklin-sphenoidischen Kristallklasse angehört hat.
Diese Kristallklasse muss mehr relevante Piezokonstanten aufweisen als die rhombisch-disphenoidische,
da sie weniger Symmetrieelemente besitzt. Denn je weniger Symmetrieelemente
die Kristallklasse besitzt, desto mehr Piezokonstanten gibt es. Tatsächlich
sind hier die Piezokonstanten d14, d15,
d24, d25, d31,
d32, d33 und d36
ungleich null. Es ergeben sich die Gleichungen:
[m] Qx
= d14 Fyz Ax/Ay
+ d15 Fzx Ax/Az
[n] Qy = d24 Fyz+
d25 Fzx Ay/Az
[o] Qz = d31 Fxx
Az/Ax+ d32
Fyy Az/Ay
+d33 Fzz + d36
Fxy Az/Ax
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