Einfache Versuche zum Piezo-Effekt

[Piezo-fragen]

Hallo, ich hoffe ich bin hier an der richtigen Adresse.

Ich führe im moment eine kleine recherche zu möglichst einfachen Versuchen zum Piezoelektrischen Effekt durch. Leider fehlen mir ein paar elementare praktisch-technische Grundflagen um selbst mal einen Versuch durchführen zu können.

Folgende fragen konnte ich auch nach ausgiebiger Internetrecherche nicht klären.

- Wie kann ich die Anschlussstellen bei einer Spannungsmessung ausbilden? Reicht es zwei Drähte mit Klebeband zu befestigen? Müssen die Drähte angelötet werden?

- Wie groß werden die an einem Piezo kristtall auftretenden Spannungen bei einer Verformung? Können diese von einem einfachen Voltmeter registriert werden und wenn ja mit welcher genauigkeit?

- Muss ein Spannungsverstärker eingebaut werden?

- Wie führt man am besten einen Versuch zum inversen Piezo Effekt durch? Woher nimmt man die Spannung, von einer Batterie?

- Wie groß werden die Verformungen infolge einer angelegten Spannung. Kann man diese genau genug mit einem einfachen Maßband untersuchen? Versuche im Internet wurden mit dem Michelson Interferometer durchgeführt, ist dies notwendig?

[anders]

Reicht es zwei Drähte mit Klebeband zu befestigen? Müssen die Drähte angelötet werden?

Bei kleinen Leistungen und wenn das Piezoelement metallisierte Flächen hat, reichen Klemmverbindungen i.A. aus.
Bei Löten von Piezokeramik besteht die Gefahr, dass das Material durch die Hitze depolarisiert wird. Deshalb macht man möglichst kleine Lötpunkte am Rand der Elektroden.

wie groß werden die an einem Piezo kristtall auftretenden Spannungen bei einer Verformung? Können diese von einem einfachen Voltmeter registriert werden

Wenn die Fläche gross genug ist, etwa wie bei Piezoquietschern aus Glückwunschkarten, kann man die Ladung mit einem gewöhnlichen DMM problemlos nachweisen. Es reicht sogar die Erwärmung durch Anfassen.
Allerdings gibt es immer nur einen momentanen Ausschlag, da die Ladung durch den Innnenwiderstand des Instruments (i.d.R. 10MOhm) schnell abgeführt wird.

Muss ein Spannungsverstärker eingebaut werden?

Das kommt ganz darauf an. Piezoelektrische Gasanzünder und elektronische Feuerzeuge funktionieren bekanntlich ohne Verstärker.

Wie führt man am besten einen Versuch zum inversen Piezo Effekt durch? Woher nimmt man die Spannung, von einer Batterie?

Am einfachsten nimmt man eine tonfrequente Wechselspannnug. Die Bewegung liegt ja gewöhnlich µm-Bereich. Das kann man schwer messen, aber leicht hören.
Immerhin gibt es aber seit einigen Jahren Piezostapel, die Einspritzventile von Ottomotoren bewegen.

Kann man diese genau genug mit einem einfachen Maßband untersuchen

Nein, wie ich schon oben schon schrieb, sind die Bewegungen dafür viel zu klein. Interferometer sind gut, aber es gibt auch Bimorph-Steifen, bei denen in Art eine Bimetalls zwei entgegengestetzt polarisierte Piezokeramiken aufeinandergeklebt sind. Ein solcher Streifen von einigen cm Länge verbiegt sich sichtbar. Resonante Aufbauten dieser Art hat man z.B. als Miniatur Ventilator zur Kühlung von Halbleitern verwendet.
Es gibt auch eine Firma http://www.elliptec.de/ , die Piezo-Motoren, z.B. zum Ausfahren der Stromabnehmer bei Modelleisenbahnen, herstellt.

[Piezo-fragen]

Ich habe einen einfachen Versuch mit einem Piezo Kristall aus einem Feuerzeug und einer glimmlampe gebaut und er funktioniert.

Vielen Dank für die Antworten, sie waren sehr hilfreich!