Was ist ein Quarz? (am Bsp. Quarzuhr)

Kurze Erklärung, was ein Quarz in Zusammenhang mit Elektronik alles zu bieten hat

Das Herz einer Quarz-Uhr ist ein Quarz-Kristall. Dieser Kristall ist speziell geschliffen, beidseitig metallisiert und kontaktiert. Er ist luftdicht und vor Beschädigungen geschützt in einem Metallgehäuse verschlossen.

Quarze haben die Eigenschaft, dass sie sich beim Anlegen einer elektrischen Spannung dehnen und stauchen. Es entstehen also Schwingungen.
Auch umgekehrt funktioniert es: Wird ein Quarz gestaucht, entsteht elektrische Spannung (piezoelektrischer Effekt). So funktioniert zB ein Feuerzeug. Mit dem Drücken auf das Feuerzeug öffnet man einerseits das Ventil, aus dem Gas strömt und andererseits spannt man eine Feder, die nach einer gewissen Stärke des Drückens losgelassen wird. Diese Feder stösst mit grosser Kraft auf einen Piezokristall. Dieser gibt eine so hohe Energie ab (bis zu 15kV), dass zwischen den beiden Anschlüssen, die am Kristall montiert sind, ein Funke entsteht und das Gas entzündet.
Zurück zur Quarzuhr: Ein Quarz in einer Uhr hat eine Frequenz von 1,8432MHz. Der Quarz schwingt also mit 1 843 200 Schwingungen pro Sekunde. Man verwendet deshalb Quarze, weil sie die Eigenschaft haben, dass sie ihre Frequenz mit hoher Genauigkeit immer beibehalten.
Ausser dem Quarz ist noch eine elektronische Schaltung in einer Quarzuhr enthalten. Diese Schaltung sorgt dafür, dass die hohen Schwingung auf einen Takt pro Sekunde heruntergeteilt wird. Also aus 1 843 200 Schwingungen pro Sekunde macht die Elektronik eine Schwingung pro Sekunde.
Dieser Takt treibt einen kleinen Elektromotor an, welcher der Sekundenzeiger antreibt. Über ein Untersetzungsgetriebe werden dann auch Minuten- und Stundenzeiger angetrieben.

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