Energiegewinnung mit einer einfachen Piezokeramikscheibe

21/12/2010 - 19:17 von Wieslaw Bicz | Report spam
Ich möchte dieses Forum nutzen, um über eine Erscheinung zu berichten,
die mich ein bisschen wundert. Vielleicht können andere Physiker eine
Ursache dafür finden.

Ich beschàftige mich seit über 25 Jahren mit Ultraschalltechnik und
Piezokeramiken, aber ehrlich gesagt erst vor wenigen Tagen habe ich
zusammen mit meinen Mitarbeitern eine Piezokeramikscheibe direkt an den
DC Eingang eines Multimeters angeschlossen, da ich damit Kraft messen
wollte (was übrigens ging). Das habe ich früher irgendwie noch nie versucht.

Was uns aber dabei gestört hat, war ein kontinuierliches Ansteigen der
Spannung, die der Multimeter anzeigte (auch ohne angelegte Kraft). Wir
haben es genauer untersucht und festgestellt, dass eine (polarisierte)
Piezokeramikscheibe, an den DC Eingang eines Multimeters (HP 3458A mit

10GOHm Eingangswiderstand) angeschlossen, eine stàndig steigende


Spannung produziert - sie steigt ganz schnell (in weniger als 30s)
mindestens auf 11V, und wahrscheinlich auch weiter. Wir haben einen
1MOhm Widerstand parallel angeschlossen und festgestellt, dass dann die
Spannung nur höchstens einzelne mV betràgt, dafür aber ziemlich konstant
bleibt (das Geràt zeigt noch uV). Das würde darauf hindeuten, dass durch
den Widerstand ein kleiner, aber konstanter Strom fließt.

Als mögliche Energiequellen kommen natürlich Schall in der Umgebung,
Elektromagnetische Felder, Temperaturànderungen, usw. in Frage. Wenn man
stattdessen einen Folienkondensator anschließt, der vergleichbare
Kapazitàt hat, liegt die Spannung in dem Fehlerbereich des Multimeters
(bei 10GOhm springt sie hin und her). Das Gleiche passiert mit Kabel
allein. Mit einem Keramikkondensator (nicht polarisiert natürlich) ist
sie etwas höher.

Die Spannung ist offensichtlich von der Größe des Keramikstücks abhàngig
(bei größeren Stücken ist sie größer). Wenn man die Keramik in einen
Behàlter steckt (doppelwandig, aus Stahl) verringert sich die Spannung
etwas, aber gering.

Die Frage ist natürlich: woher kommt die Energie, die diese Spannung
(Strom) erzeugt. Wenn sie aus den Schall- oder EM Feldern kommen würde,
wàre es ràtselhaft, was hier als Gleichrichter funktioniert - diese
Felder können doch kaum einen DC Beitrag liefern (das Vorzeichen àndert
sich, wenn man die Piezoscheibe andersherum anschließt - Gleichrichter
scheint also in der Keramik zu stecken).

Eine Temperaturànderung wàre eine mögliche Energiequelle, aber die
Temperatur àndert sich bestimmt nur ganz langsam in dem Raum, in dem wir
die Experimente machen. Der Thermometer zeigt keine Änderung (sie kann
aber natürlich im Zehntelgradbereich liegen).

Wir haben diese piezokeramische Energiequelle über làngere Zeit
beobachtet, die Spannung ist zwar nicht immer gleich, von ca. 5mV fàllt
sehr langsam (in ca 2 Stunden) auf etwa 0,1mV, das aber scheint stàndig
zu bestehen (bei einer konkreten Keramik).

Vielleicht hat jemand eine Idee, was das sein könnte oder hat sowas
vielleicht schon beobachtet. Für einen Hinweis wàre ich dankbar.

W. Bicz
www.optel.pl
 

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#1 usenetmuell
21/12/2010 - 19:58 | Warnen spam
Wieslaw Bicz wrote:

Die Spannung ist offensichtlich von der Größe des Keramikstücks abhàngig
(bei größeren Stücken ist sie größer).



D.h. die Ladungspumpe steckt in der Flàche des Piezo. Welchen
Innenwiederstand hat sie? Geh doch mal die Zehnerpotenzen von 0,1MOhm
bis 10GOhm durch. Mein Tipp: Ri korreliert mit dem R im Ersatschaltbild
der Keramik.

Wenn man die Keramik in einen
Behàlter steckt (doppelwandig, aus Stahl) verringert sich die Spannung
etwas, aber gering.



Absorbiert der Behàlter akustisches Rauschen? Wenn ja, in welchem
Frequenzbeeich?

Die Frage ist natürlich: woher kommt die Energie, die diese Spannung
(Strom) erzeugt. Wenn sie aus den Schall- oder EM Feldern kommen würde,
wàre es ràtselhaft, was hier als Gleichrichter funktioniert - diese
Felder können doch kaum einen DC Beitrag liefern (das Vorzeichen àndert
sich, wenn man die Piezoscheibe andersherum anschließt - Gleichrichter
scheint also in der Keramik zu stecken).



Ich habe dunkel in Erinnerung, daß der Piezoeffekt eine Hysterese
aufweist. Jedenfalls ist das Ersatzschaltbils nicht einfach nur ein
variables C. Da bist Du aber selbst der Experte und ich kann mich falsch
erinnern.

Wenn es in einem Frequenzband Band eine Hysterese gibt, hast Du die
Quelle gefunden. Druck verschiebt die Ladung in eine Richtung,
Entspannung làßt sie nicht komplett zurück.

Eine Temperaturànderung wàre eine mögliche Energiequelle, aber die
Temperatur àndert sich bestimmt nur ganz langsam in dem Raum, in dem wir
die Experimente machen. Der Thermometer zeigt keine Änderung (sie kann
aber natürlich im Zehntelgradbereich liegen).



Mach die Gegenprobe mit einem Fön. Wie verhàlt sich die Spannung
wenn T sich stark àndert?

Wir haben diese piezokeramische Energiequelle über làngere Zeit
beobachtet, die Spannung ist zwar nicht immer gleich, von ca. 5mV fàllt
sehr langsam (in ca 2 Stunden) auf etwa 0,1mV, das aber scheint stàndig
zu bestehen (bei einer konkreten Keramik).



Hm.

Vielleicht hat jemand eine Idee, was das sein könnte



Nicht wirklich. Mit Schall kennt Ihr euch doch aus. Beschallt das
Bauteil doch mal über den ganzen Frequenzbereich, den ihr drauf habt.

Licht wàre auch ein Kandidat für die Energiequelle. Was passiert, wenn
der o.g. Stahlbehàlter richtig kalt (LN2) wird? Dann fàllt die
Infrarotstrahlung aus.

Gruß, Raimund
Mein Pfotoalbum <http://www.raimund.in-berlin.de>
Mail ohne Anhang an <Reply-To:> wird gelesen. Im Impressum der Homepage
findet sich immer eine lànger gültige Adresse.

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