13,509 Views
Favorite
"คริสตัล" ฟังดูเหมือนจะเป็นอัญมณีหรือเครื่องประดับ แต่ในที่นี้มันคือ ผลึกของสสารที่เกิดจากการจับตัวกันเป็นก้อนแข็ง สสารนั้นอาจจะเป็นแร่บริสุทธิ์หรือสารประกอบก็ได้ เช่น ผลึกของน้ำตาลที่มีโครงสร้างเป็นรูปเหลี่ยมสมมาตร และไม่ว่าจะทำให้ตกตะกอนเมื่อใดก็มีโครงสร้างชัดเจน สสารเดียวกันให้โครงสร้างผลึกหรือคริสตัลรูปร่างหน้าตาเหมือนกันเสมอ เว้นแต่ว่าขนาดและสิ่งปนเปื้อนที่ปะปนอยู่อาจทำให้ผลึกมีรูปร่างต่างกัน
นักวิทยาศาสตร์พบว่าผลึกอะไรก็สามารถปลดปล่อยไฟฟ้าออกมาได้ เพียงแต่ใส่แรงบีบอัดเข้าไป วิธีนี้เรียกว่า กรรมวิธีเพียโซอิเล็กทริก (Piezoelectric) เช่น ผลึกที่เกิดจากแร่ควอตซ์สามารถใช้กรรมวิธีนี้เพื่อทำให้มันปลดปล่อยพลังงานไฟฟ้าออกมาได้
นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการทดลอง โดยการใช้แรงบีบซึ่งเกิดจากแม่เหล็กถาวรกดลงไปบนผลึก พบว่ามีกระแสไฟฟ้าปลดปล่อยออกมาในปริมาณหนึ่ง ซึ่งมากพอที่จะจุดบุหรี่หรือจุดไฟสำหรับเตาแก๊สหรือปฏิกิริยาสันดาปในรถยนต์ได้ และผลึกนี้ก็สามารถปล่อยไฟฟ้าออกมาได้เรื่อย ๆ ตราบใดที่มีแรงกระทำกับมัน มันดูเหลือเชื่อเหมือนความฝันถึงแหล่งพลังงานที่ไม่มีที่สิ้นสุด เพราะแม้แต่ผลึกน้ำตาลก็สามารถทำให้เกิดพลังงานไฟฟ้านี้ได้
วัตถุใด ๆ ที่มีคุณสมบัติเพียโซอิเล็กทริก จะสามารถเปลี่ยนพลังงานกล เสียง หรือการสั่นสะเทือนที่กระทำกับวัตถุนั้นให้กลายเป็นไฟฟ้าได้ โดยหากนำตัวนำไฟฟ้ามาต่อให้ครบวงจรก็จะได้กระแสไฟฟ้าออกมา ในทางกลับกันหากเราให้พลังงานไฟฟ้าแก่ผลึก จะทำให้เกิดความต่างศักย์บนผลึกทั้งสองด้าน ผลึกก็จะเกิดการสั่น ในตอนนี้เองที่เรารู้จักเปลี่ยนแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า และพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล
อย่างไรก็ตาม การค้นพบในตอนแรก โดยปิแอร์ คูรี (Pierre Curie) และ ชาร์ค (Jacques) น้องชายของเขาไม่ได้เป็นที่สนใจและถูกนำไปใช้งานเท่าใดนัก จนกระทั่งกระบวนการนี้ได้นำมาใช้จริงครั้งแรกในเรือดำน้ำโดยการป้อนกระแสไฟฟ้าเข้าไปในผลึกของสสาร ทำให้เกิดคลื่นโซนาร์ซึ่งใช้ในการตรวจจับวัตถุใต้น้ำในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1 หากเป็นอุปกรณ์สมัยใหม่ที่ใกล้ตัวก็อาจจะเป็นการตบมือ เพื่อส่งสัญญาณให้หลอดไฟฟ้าปิดหรือเปิดโดยที่สวิตซ์ไฟมีการใช้ผลึกเพื่อตรวจจับคลื่นเสียง ในกรณีนี้การตบมือจะกระตุ้นให้มีกระแสไฟฟ้าออกมาเล็กน้อย แล้วกระแสไฟฟ้าจะไปกระตุ้นวงจรของหลอดไฟให้เปิดหรือปิดนั่นเอง
