电子打火机的原理

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。用陶瓷的压电效应，对于特殊的陶瓷片两边加压，会产生电的定向流动，从而产生电流，如果拆开那个小元件，就会发现最下面的陶瓷片和用于敲击它的机构，这种陶瓷就是压电陶瓷。相对应的，如果给它通上电流，它就会产生振动，最常见的就是陶瓷峰鸣器，就是一种上面有白色陶瓷的一种金属圆片。如果通上电后，所发出的声音频率很高，在超声范围内，就是B超探头中发射超声波的元件关于打火机的发明:过去一般认为打火机的图绘最早出现在公元1505年德国纽伦堡地区一名贵族MartinLoffelholz拥有的手卷之中，另外有人认为打火机装置也有可能是出自文艺复兴大师李奥纳多·达文西（LeonarddaVinci）之手，在他的手卷CodexAtlanticus中也有类似机械的图绘。不过由于该页的时间无法确定（绘成时间可能在1500-1519年之间），所以两者虽然类似，却无法能够肯定地将之归功于达文西，因为达文西的图绘也可能是在看到别人的发明后记录下来的。现代打火机按使用的燃料可分为液体打火机和气体打火机；按发火方式可分为火石打火机和电子打火机。最原始的打火机是从燧石点火枪衍生出来的。带强弹簧的扳机扣动时，击打在火石上产生火花，点燃于树叶。1823年德国化学家备贝莱纳在实验室发现：氢气遇到铂棉会起火。这一发现引发了他试制打火机的念头。德贝莱纳用一只小玻璃筒盛上适量的稀硫酸，筒内装一内管，内管中装入锌片，玻璃筒装一顶盖，顶盖上有喷嘴、铂棉和开关，内管中锌片与硫酸接触生成氢气。一定量的氢气产生的压力将内管中的硫酸排入玻璃筒内，打开开关时，内管的氢气冲到铂棉上起火；内管与玻璃筒内的压力重新平衡，硫酸再次进入内管，与锌片反应又产生氢气。如此世界上第一只打火机便告诞生。但它有体积大不便携带，玻璃壳易碎，硫酸溢出有危险等缺点，没能普及作用.1920年法国出现了灯芯式打火机，灯芯是用硝石粉浸过的，容易被火花点燃，后来，改成将灯芯浸在苯中的苯打火机，这种打火机有时漏燃料，而且要经常更换灯芯。第二次世界大战后，出现气体燃料打火机，逐渐取代了苯灯芯打火机。将从天然气中提取的丁烷气压缩到打火机中，使用时，丁烷气体从打火机的顶端喷嘴中喷出，由打火装置点燃，火焰的大小可通过调节喷气量来控制，丁烷气体用尽后，可从打火机底部的活门装填。打火机的点火系统也经长期改进，日益完善，老式的打火系统是由火石和火石轮组成，火石是铁和铈做成的合金。1906年奥地利化学家发现这种合金材料具有产生火花的性质，将火厂装入打火机，靠机盖上的铁轮锉的磨击，使火石产生火花。第二次世界大战期间，弹药专家使用压电效应引爆炸弹。在炸弹的前端装上像酒石酸钾钠和一些陶瓷类的晶体，受到强力冲击时，会在瞬间产生高压电荷，引爆炸药。战后，日本成功的将压电效就用在打火机上，在三四万分之一秒内产生6000—8000伏高压，使产生的火花点燃丁烷，省去了干电池或火石。日本东海集团公司是世界上首家发明和生产一次性打火机的厂家.晶体SiO2具有压电效应，晶体受到压力时，两侧就会产生电压，压力越大，电压越高，虽然电量不大，但电压很高；电子打火机的电子打火装置就是利用晶体SiO2具有压电效应较高档的打火机内部没装火石，它们的点火装置大同小异，大多数是靠压电陶瓷通过尖端放电点火的。有些固体电介质由于晶格点阵的特殊结构，会产生一种特殊现象。即当晶体发生机械形变（如压缩、伸长）时会产生极化，而在相对的两面上产生异号束缚电荷。这种现象叫压电现象。除一些压电晶体外，有一种陶瓷经外加电场作用一定时间后，其内部的小晶粒电矩会转到电场方向上，把电场去掉后，电矩仍基本保持沿电场方向排列，因此使陶瓷表面出现极化电荷，从而具有压电效应，这种陶瓷叫压电陶瓷，如图1（a）所示。由于陶瓷与周围的空气接触，这些电荷被降落在晶体表面的空气中的正负离子中和，如图1（b）所示，因此它不显出电效应。若陶瓷一旦被压缩，电矩取向发生变化，其极化电荷减少，与表面的正负离子中和程度降低，使降落在陶瓷表面的正负电荷增多。这些电荷可通过尖端放电产生电火花，打火机正是靠这火花将燃气点燃的.如某一型号的防风打火机的点火过程，其点火装置如图2（a）所示。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万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。