Il quarzo è un cristallo piezoelettrico: se viene compresso, compaiono sulla sua superficie cariche elettriche, cioè si genera un campo elettrico. E c’è il fenomeno inverso: applicando una differenza di potenziale tra due facce opposte del cristallo, questo si deforma. Per questo motivo, negli orologi il quarzo, tagliato ad anello o diapason, si dilata e si comprime quando arriva una tensione alternata agli elettrodi posti sulle sue due facce. La vibrazione meccanica crea, sempre per piezoelettricità, una nuova tensione alla frequenza propria del cristallo che, con un circuito, torna al cristallo stesso, creando una risonanza. L’oscillazione così creata nel circuito è molto stabile nel tempo e in frequenza. Con circuiti demoltiplicatori, essa viene divisa fino a ottenere un valore utile per misurare il tempo: un’oscillazione al secondo. Il segnale di frequenza comanda un motorino elettrico che muove le lancette, o aziona il visore a cristalli liquidi. L’energia per contrastare il piccolissimo smorzamento delle oscillazioni che si verifica per dissipazione e irradiamento è data dalla pila.
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