電氣工程的一個主要部分側重于從我們周圍的其他能源發電的新方法，而另一個主要部分側重于調節它。一種新型傳感器可以直接將機械能轉化為電能，而不需要發電機(壓電發電機)的典型旋轉運動。
因為壓電發電機不需要運動部件，所以它可以做得非常緊湊、可靠和持久。這也使信號調整更容易。壓電元件有很多種。如下圖所示，每個元素都有不同的形狀和特征。本文詳細討論了壓電發電機的工作原理和特點。
什么是壓電效應及其工作原理？
壓電是通過對一些材料施加機械應力而產生的電，如晶體(應時)、陶瓷(鋯鈦酸鉛)，甚至一些生物材料，如骨骼和脫氧核糖核酸。
實際的機制涉及到電偶極子的產生，電偶極子是相隔很短距離的兩個相反的電荷，在晶體結構上可以和條形磁鐵相比。當對晶體施加力時，晶格結構的微小變化會導致電偶極子的形成，從而在晶體表面產生電壓。該電壓可提供少量電荷，并可用于為外部電路供電。這種效應反過來起作用，施加在壓電元件上的電壓將使其沿平面變形。這就是壓電蜂鳴器和超聲波換能器的工作原理。
讓我們仔細看看常見的壓電材料應時。應時是一種晶體形式的復合二氧化硅，它有一個硅原子和四個氧原子，排列成六邊形。通常，六邊形的每個頂點都有一個交替排列的氧或硅原子。
每個原子攜帶一個小電荷。在應時的例子中，氧原子帶負電荷，硅原子帶正電荷。因為原子的排列距離相等，所以每個頂點的電荷是平衡的，沒有凈偶極矩。
當晶體沿著六邊形的兩個相對側變形時，結構變得平坦，現在兩端相對頂點之間的距離增加。這導致沿著中心軸的電荷不平衡，導致小的偶極矩。這個偶極矩產生一個垂直于施加在晶體上的力的小電壓。
