устройством
— “
идеальным электромеханическим трансформатором
”,
преобразующим механическую силу в электрическое напряжение
.
При
этом механизм преобразования не обсуждается
.
Рассмотрим некоторые виды нагружения электромеханической мо
-
дели
.
В случае
,
когда пластины замкнуты
,
имеем
V
= 0
.
Под действием
силы
F
получим перемещение
u
=
F/K
.
На пластинах наводится заряд
величиной
q
=
dF
.
Для разомкнутых пластин
—
q
= 0
.
Из уравнения
(3)
получим разность потенциалов
V
=
−
dF/C
.
Подставляя это соот
-
ношение в равенство
(2),
будем иметь зависимость
u
=
F/K
.
Приве
-
денный коэффициент жесткости
K
определяется следующим образом
:
K
=
K
1
−
k
2
эс
,
(5)
где
k
2
эс
=
Kd
2
/C
—
коэффициент электромеханической связи рассма
-
триваемой модели
.
Эта величина не превышает единицу
.
Из равенства
(5)
следует
,
что в силу пьезоэлектрического эффекта жесткость матери
-
ала увеличивается
.
Формула для вычисления величины
k
2
эс
может быть
представлена в виде
k
2
эс
=
K
−
K
K
.
Следует заметить
,
что с помощью соотношений
(2)
и
(3)
можно обо
-
сновать иные способы определения коэффициента электромеханиче
-
ской связи
.
Полная потенциальная энергия электромеханической мо
-
дели
U
,
изображенной на рис
. 1,
складывается из энергии упругого де
-
формирования пружины
2
и энергии заряженного конденсатора
,
обра
-
зуемого пластинами
1
:
U
=
1
2
Fu
+
1
2
qV.
(6)
Подставляя в зависимость
(6)
равенства
(2)
и
(3),
получим
U
=
U
e
+ 2
U
eel
+
U
el
.
Здесь
U
e
—
потенциальная энергия упругого деформирования
;
U
eel
—
взаимная энергия
,
обусловленная пьезоэффектом
;
U
el
—
электрическая
энергия заряженного конденсатора
.
Указанные энергии подсчитывают
-
ся по следующим формулам
:
U
e
=
F
2
2
K
;
U
eel
=
dV F
2
;
U
el
=
CV
2
2
.
16 ISSN 0236-3941.
Вестник МГТУ им
.
Н
.
Э
.
Баумана
.
Сер
. "
Машиностроение
". 2003.
№
3
