压电效应与打火机点火原理分析

打火按钮下有一方形小套A，内装一个连着冲击弹簧E的冲击小砧。小方套A又通过复位弹簧 F装在大方套B中，并使得冲击小砧旁的限位杆恰好进入B方套的限位孔C中，B方套的底部装一个圆柱状的压电陶瓷。当按钮下压时，由于限位杆 H的作用，小方套 A往下运动而冲击小砧J被卡在 C孔处，从而使冲击弹簧受压缩，如图2（b）所示。当小方套A的斜槽K部分滑到限位杆上时，斜槽边缘压迫限位杆把限位杆推出限位孔C，如图2（C）所示。此时弹簧迅速恢复原长从而带动冲击小砧撞击压电陶瓷M，使陶瓷表面的正负电荷迅速增多，这些电荷通过尖端D向喷气孔G放电，与此同时喷气孔在联动开关作用下喷出燃气N，放电火花就将燃气点燃。  

电子打火机的基本工作原理是：把一块压电材料块（晶体结构）一端接上一段细导线，此导线与在打火机出气口处的金属材料形成一个缺口，通过机械机构使撞击块的撞击时与气源开启同步。当撞击块以一定的冲击能量或力撞击压电材料块的另一端时，压电材料的内部分子就会强烈振动，并将振动能量传递到导线中。由于导线的截面积与压电材料块的截面积之比悬殊很大，在导线中分子的振动就有了很大的加强趋势。

当导线的端点分子强烈的振动撞击缺口处的空气分子时，空气分子也就产生强烈振动。空气分子振动的运动轨迹就是我们看见的电火星（电弧光）。这些电火星（电弧光）实际上就是导线分子强烈振动并向打火机出气口处的金属材料传递能量时空气分子振动的运动轨迹，说明缺口处的空气分子振动很厉害。按照振动理论的说法振动强烈就是物质温度很高，当这个温度超过打火机内的液化气的燃点时，跑出来的气体就会被点燃，形成火焰，火焰就是剧烈振动着的气体物质分子影象。这就是打火机的基本工作原理，其他电子打火装置的道理与此相同。

 4 结论

综上所述，在老师的引导下，我对打火机的点火原理的研究使我收获很多，明白了电子打火机正是利用压电效应进行工作的，而压电效应除此应用外还有很多。而近年来人们合成方法研制出许多具有压电效应和逆压电效应的聚合物材料，并将这些材料冠名为“人造肌肉”。从而对于医学与人类健康的研究指明了方向，而压电效应与其应用也将更加贴近于我们的生活。 

                                                                                                   作者：曾俊豪

                                                             （北京交通大学-运输1002）