WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 13 |

«МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Тамбов ИЗДАТЕЛЬСТВО ГОУ ВПО ТГТУ 2010 Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение ...»

-- [ Страница 1 ] --

А.П. КОРОЛЁВ, С.Н. БАРШУТИН

МАТЕРИАЛЫ

ЭЛЕКТРОНИКИ

И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

Тамбов

ИЗДАТЕЛЬСТВО ГОУ ВПО ТГТУ

2010

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тамбовский государственный технический университет»

А.П. КОРОЛЁВ, С.Н. БАРШУТИН

МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений Тамбов Издательство ГОУ ВПО ТГТУ УДК 621.3(075.8) ББК з85я К Р е це н зе н ты:

Доктор технических наук, зав. лабораторией «Использование смазочных материалов и отработанных нефтепродуктов» ГНУ ВИИТиН В.В. Остриков Доктор технических наук, профессор ГОУ ВПО ТГТУ Д.Ю. Муромцев Королёв, А.П.

К682 Материалы электроники и электротехники : учебное пособие / А.П. Королёв, С.Н. Баршутин. – Тамбов : Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2010. – 80 с. – 100 экз. – ISBN 978-5-8265-0940-1.

Содержит сведения о свойствах и области применения материалов, используемых в электротехнике и электрообеспечении предприятий, полную информацию о проводниках, полупроводниках, диэлектриках и магнитных материалах, которая необходима для освоения электротехнического материаловедения.

Предназначено для студентов высших учебных заведений, изучающих материаловедение.

УДК 621.3(075.8) ББК з85я © Государственное образовательное учреждение ISBN 978-5-8265-0940- высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет» (ГОУ ВПО ТГТУ), Учебное издание КОРОЛЁВ Андрей Павлович, БАРШУТИН Сергей Николаевич

МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

Учебное пособие Редактор Е.С. К у з не цо ва Инженер по компьютерному макетированию Т.Ю. Зото ва Подписано в печать 15.09. Формат 60 84/16. 4,65 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № Издательско-полиграфический центр ГОУ ВПО ТГТУ 392000, Тамбов, ул. Советская, 106, к.

ВВЕДЕНИЕ

Совершенствование производства, оснащение современных предприятий электрооборудованием и различной аппаратурой невозможно без дальнейшего развития производства и освоения новых материалов.

Материаловедение является одной из первых инженерных дисциплин, основы которой широко используются при курсовом и дипломном проектировании, а также в практической деятельности инженера.

Прогресс в энергетической отрасли тесно связан с созданием и освоением новых материалов, обладающих самыми разнообразными механическими и электрофизическими свойствами. Свойства материала определяются его внутренним строением, которое, в свою очередь, зависит от состава и характера предварительной обработки. В разделе «Материаловедение» изучаются физические основы этих связей.

Предмет изучения курса «Материаловедение» для специалистов в области электрообеспечения – это современные представления об электрофизических свойствах и процессах, происходящих в электротехнических материалах.

Цель курса – дать студентам знания об основных электротехнических материалах, их свойствах и привить навыки правильного выбора материала в различных эксплуатационных условиях и назначениях.

Рациональный выбор электротехнических материалов и правильное их использование невозможно без подробного исследования связи их структур со свойствами и электрофизическими процессами, протекающими в этих материалах в условиях тепловых, магнитных, электромагнитных и других энергетических воздействий.

1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О МАТЕРИАЛАХ,

ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ

Материалы, используемые в энергетике, подразделяют на электротехнические, конструкционные и специального назначения (рис. 1.1). Электротехническими называют материалы, характеризуемые определёнными свойствами по отношению к электромагнитному полю и применяемые в технике с учётом этих свойств.

По поведению в магнитном поле материалы относятся к магнитным.

По поведению в электрическом поле материалы подразделяются на проводниковые, полупроводниковые и диэлектрические.

Проводниковыми называют материалы с сильно выраженной электропроводностью и низким удельным сопротивлением при нормальной температуре.

Полупроводниковыми называют материалы, являющиеся по удельной проводимости промежуточными между проводниками и диэлектриками, отличительным свойством которых является сильная зависимость удельной проводимости от концентрации и вида примесей или различных дефектов, а также от внешних энергетических воздействий (температуры, излучения и т.д.).

Диэлектрическими называют материалы с большей шириной запрещённой зоны, электропроводность в которых (в идеальных диэлектриках) отсутствует. Реальный диэлектрик тем ближе к идеальному, чем меньше его удельная проводимость.

При применении диэлектриков, учитывая их активные и пассивные свойства, различают два типа диэлектриков.

Пассивные диэлектрики применяются в качестве электроизоляционных материалов и диэлектриков конденсаторов.



Диэлектрическая проницаемость таких материалов должна быть как можно меньшей, чтобы не вносить в схемы и электрические сети паразитных ёмкостей.

Активными (управляемыми) диэлектриками являются сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электролюминофоры, материалы для излучателей и затворов в лазерной технике, электреты и др.

Условно к проводникам относят материалы с удельным сопротивлением 10 5 Ом м, а к диэлектрикам – материалы, у которых 108 Ом м. При этом надо заметить, что удельное сопротивление хороших проводников может составлять всего 10 8 Ом м, а у лучших диэлектриков превосходить 1018 Ом м. Удельное сопротивление полупроводников в зависимости от строения и состава материалов, а также от условия их эксплуатации может изменяться в пределах 10 5 108 Ом м. Хорошими проводниками являются металлы. Кроме элементарных веществ существуют тысячи химических соединений, сплавов или композиций со свойствами проводников, полупроводников и диэлектриков. Чёткую границу между различными классами материалов провести нельзя. Например, многие полупроводники при низких температурах ведут себя подобно диэлектрикам.

Качественное различие состоит в том, что для металлов проводящее состояние является основным, а для полупроводников и диэлектриков – возбуждённым.

При рассмотрении химических связей в материалах основными элементарными частицами являются протоны, нейтроны и электроны.

Атомные ядра состоят из протонов и нейтронов; электроны располагаются на разрешённых оболочках вокруг ядра, компенсируя его заряд.

Атом водорода состоит из одного протона и одного электрона. В классическом представлении (планетарной модели) электрон вращается по орбите вокруг ядра (рис. 1.2, а). В квантовой механике движение электрона описывается волновой функцией, обладающей сферической симметрией, так что распределение заряда электрона образует размытое облако (рис. 1.2, б). В молекуле водорода (рис. 1.2, в) ядра атомов располагаются на расстоянии 0,74. Радиус электронного облака одного атома составляет примерно 1.

а – простейшая модель атома водорода в классическом представлении (внешняя орбита разрешённая, но не заполненная в невозбуждённом состоянии атома); б – модель атомов водорода, удалённых друг от друга в квантовомеханическом представлении; в – молекула водорода (градиентной штриховкой показана плотность заряда электрона) В атоме разрешёнными для электронов орбитами являются только те, на длине которых (2r) укладывается целое число длин волн Де-Бройля :

Исходя из этого постулата, определим радиус стационарных орбит и соответствующие им энергетические уровни электронов [1]:

где 0 = 8,85 Атомы, ионы, молекулы. Газы, жидкости и твёрдые тела могут состоять из атомов, молекул или ионов. Размеры атомов порядка одного или нескольких ангстрем (1 = 10–10 м), размеры положительных ионов – атомов, лишённых части электронов, меньше размеров атомов, и размеры отрицательных ионов, присоединивших дополнительные электроны, больше размеров соответствующих атомов.

При достаточном сближении частиц между ними возникают силы взаимодействия. Независимо от природы этих сил общий характер их остаётся одинаковым (рис. 1.3): на относительно больших расстояниях возникают силы притяжения Fпр, увеличивающиеся с уменьшением расстояния между частицами r (кривая 1); на небольших расстояниях возникают силы отталкивания Fот, которые с уменьшением r увеличиваются значительно быстрее, чем Fпр (кривая 3). На расстоянии r = r силы отталкивания уравновешивают силы притяжения, и результирующая сила F обращается в нуль (кривая 2). Различают несколько видов химической связи.

Рис. 1.3. Зависимость силы взаимодействия атомов от расстояния между ними Гомеополярная (ковалентная) связь. При этой связи у веществ объединение атомов в молекулу достигается за счёт электронов, которые становятся общими для пар атомов. Плотность отрицательно заряженного облака между положительными ядрами является наибольшей, например молекула водорода на рис. 1.2, в. Такую связь называют гомеополярной или ковалентной. Появление состояния с повышенной плотностью электронного заряда в межъядерном пространстве и приводит к возникновению сил притяжения.

Молекулы с гомеополярной связью бывают неполярными или полярными (дипольными) в соответствии с симметричным или асимметричным строением (рис. 1.4).

Гомеополярная связь типична для органических молекул. Вместе с тем она может наблюдаться и у твёрдых веществ неорганического происхождения, если их кристаллические решётки состоят из атомов. Примерами подобных веществ являются алмаз, кремний, германий, карбид кремния (SiC) и др.

Ковалентная связь характеризуется высокой прочностью. Подтверждением этому является высокая твёрдость и высокая температура плавления.

Гетерополярная (ионная) связь возникает вследствие перехода валентных электронов от металлического атома к металлоидному, что является причиной электростатического притяжения разноимённо заряженных ионов друг к другу. Этот вид связи существует в ионных кристаллах. Типичным примером ионных кристаллов являются галоидные соли щелочных металлов.

Наименьшей электроотрицательностью обладают атомы щелочных металлов, которые легко отдают электрон и отличаются малой энергией сродства к электрону. Наоборот, наибольшую электроотрицательность имеют атомы галогенов, которые охотно принимают электрон для завершения внешней электронной оболочки.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 13 |

Похожие работы:

«Федеральное агентство по образованию _ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет ЛЭТИ Курсовое программирование на С++ Методические указания к курсовой работе Санкт-Петербург Издательство СПбГЭТУ ЛЭТИ 2006 Федеральное агентство по образованию _ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет ЛЭТИ Курсовое программирование на С++ Методические указания к курсовой работе Санкт-Петербург Издательство СПбГЭТУ ЛЭТИ 2006 УДК 681.3.016 (018) Курсовое...»

«Методические указания к курсовой работе по дисциплине Переходные процессы в системах электроснабжения для бакалавров, обучающихся по направлению 140400 -Электроэнергетика и электротехника, профиль: Электроснабжение промышленных предприятий РАСЧЕТ РЕЖИМА КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ 1. ВВЕДЕНИЕ Расчет аварийных режимов систем электроснабжения необходим для выяснения истинных параметров режима при различных видах повреждений. Токи режимов коротких...»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Трансформаторы Учебное пособие Петрозаводск 2012 1 ББК 31.2 УДК 621.3 Рецензенты: Г.Б. Стефанович, д.ф.-м.н., профессор П. П. Борисков, к.ф.-м.н., доцент Печатается по решению редакционно-издательского совета Петрозаводского государственного университета Н. А. Кулдин Трансформаторы: Учеб. пособие / Н. А. Кулдин; ПетрГУ – Петрозаводск,...»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ И ПИЩЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Учебное пособие Допущено Научно-методическим советом по электротехнике и электронике Министерства образования и науки РФ в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки бакалавров – 220200 Автоматизация и управление и по направлениям...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Методические указания и задания к контрольным работам для студентов дистанционной и заочной форм обучения Самара 2013 УДК 621.3 (075.8) М-991 Теоретические основы электротехники: метод. указ. / В.М. Мякишев, М.С.Жеваев. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т,...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Методические указания к лабораторным работам по дисциплине Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем для студентов, обучающихся по направлению 14040062 Электроэнергетика и электротехника профиль Электроснабжение...»

«2163 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра электрооборудования ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе № 9 по курсу Электротехника и электроника Для студентов неэлектротехнических специальностей Составители: А. А. Красичков, Е. В. Чуркина Издательство ЛГТУ УДК 621.31 (07) К...»

«Федеральное агентство по образованию АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОУВПО АмГУ УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой АПП и Э А.Н. Рыбалев 2007 г. Математические основы управления УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ для специальности 220301– Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям) Составитель: А.Н. Рыбалев, доцент кафедры автоматизации производственных процессов и электротехники АмГУ Благовещенск 2007 г. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ Директор ИДО _ С.И. Качин _2012 г. КОНСТРУКЦИОННОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов ИДО, обучающихся по направлению 140400 Электроэнергетика и электротехника Составители Ю.П. Егоров, К.Г. Герасимович Издательство...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный архитектурно-строительный университет ИССЛЕДОВАНИЕ ПУСКА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Методические указания к лабораторной работе № 10 Составители Э.С. Астапенко Ю.А.Орлов Томск 2012 Исследование пуска асинхронного двигателя: методические указания к лабораторной работе № 10 / Сост. Э.С. Астапенко, Ю.А. Орлов. – Томск:...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.