ЗАДАНИЯ. 1. Классификация электротехнических материалов и требования, предъявляемые к каждой группе материалов.

Контрольные вопросы

1. Классификация электротехнических материалов и требования, предъявляемые к каждой группе материалов.

2. Сущность ионной, ковалентной, металлической и молекулярной связей.

Указать особенности каждой из них.

3. Различие полярных и неполярных веществ. Привести примеры тех и

других.

4. Дипольный момент молекулы и в каких единицах он измеряется?

5. Особенность кристаллического и аморфного строения тел.

6. Зона проводимости и запрещенная зона.

7. Объяснить, с точки зрения зонной теории, различие между про-

водниками, полупроводниками и диэлектриками.

8. Сущность принципа запрета Паули.

9. Какие электроны в твердом теле называют свободными?

10. За счет каких видов связи атомов и молекул образуются тела и

как эти связи влияют на свойства материалов?

11. Что называется поляризацией диэлектриков? Как количественно

оценивается поляризация? Что такое диэлектрическая проницае-

мость?

12. Основные виды поляризации и в каких диэлектриках наблюдаются те

или иные поляризации.

13. Какие виды поляризации можно считать мгновенными, а какие -

замедленными?

14. Что называется ионной поляризацией? Нарисовать зависимости

диэлектрической проницаемости от температуры и частоты для этой

поляризации и объяснить их ход.

15. Что называется электронной поляризацией? Нарисовать зависимости

диэлектрической проницаемости от температуры и частоты для этой

поляризации и объяснить их ход.

16. Что называется ионно-релаксационной поляризацией? Нарисовать

зависимости диэлектрической проницаемости от температуры и

частоты для этой поляризации и объяснить их ход.

17. Что называется дипольно-релаксационной поляризацией? Нарисовать

зависимости диэлектрической проницаемости от температуры и

частоты для этой поляризации и объяснить их ход.

18. Что называется миграционной поляризацией? В каких диэлектриках и

при каких условиях имеет место миграционная поляризация.

19. Что такое спонтанная поляризация? Каковы ее характерные осо-

бенности?

20. Как определяется диэлектрическая проницаемость смесей?

21. Виды электропроводности диэлектриков и единицы измерения

удельных поверхностной и объемной электропроводностей.

22. Нарисовать зависимость тока от времени приложения напряжения к

диэлектрику при включении его под постоянное напряжение.

23. Описать механизм электропроводности газов. Что такое

самостоятельная и несамостоятельная электропроводность газов?

24. Описать механизм электропроводности жидких диэлектриков.

25. Нарисовать зависимость удельной проводимости жидкости от

температуры и объяснить ее.

26. Описать механизм электропроводности твердых диэлектриков.

27. Нарисовать зависимость удельной проводимости твердых ди-

электриков от температуры и объяснить ее ход.

28. Как влияют примеси на температурную зависимость удельной

проводимости твердых диэлектриков?

29. Описать поверхностную электропроводность твердых диэлектриков.

Какие факторы влияют на величину удельного поверхностного

сопротивления? Нарисовать графики зависимостей.

30. Как влажность окружающей среды влияет на удельные объемную и

поверхностную проводимости различных диэлектриков?

31. Диэлектрические потери. Угол диэлектрических потерь. Формулы для определения полных и удельных потерь.

32. Описать виды диэлектрических потерь, дать краткую характеристику каждому виду.

33. Нарисовать температурную и частотную зависимость тангенса угла диэлектрических потерь для потерь сквозной электропроводности, и объяснить их ход.

34. Нарисовать температурную и частотную зависимости тангенса угла диэлектрических потерь для поляризационных потерь и объяснить их ход.

35. Как изменяется тангенс угла диэлектрических потерь полярной жидкости при изменении температуры и частоты. Нарисовать зависимости и объяснить их ход.

36. Как изменяется тангенс угла диэлектрических потерь неполярной жидкости при изменении температуры и частоты? Нарисовать зависимости и объяснить их ход.

37. Нарисовать зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от напряжения. Объяснить ее ход и указать для каких диэлектриков

имеет место эта зависимость.

38. Когда будут в диэлектрике потери больше при постоянном или

переменном токе и почему?

39. Чем вызваны диэлектрические потери в сегнетоэлектриках.

40. Дать объяснение наличию двух максимумов в графике зависимости угла диэлектрических потерь от температуры для изоляционной бумаги, пропитанной маслоканифольным компаундом.

41. Дать общую характеристику явления пробоя.

42. Дать объяснение механизму пробоя газов.

43. Особенности пробоя газа в неоднородном электрическом поле.

44. Описать пробой газов в однородном поле. Нарисовать зависимости

электрической прочности газа от расстояния между электродами и от давления, объяснить их ход.

45. Дать характеристику механизма пробоя жидких диэлектриков.

46. Нарисовать зависимости электрической прочности трансформаторного

масла от температуры и давления, объяснить их ход.

47. Описать электрический пробой твердых диэлектриков, факторы

влияющие на электрическую прочность при электрическом пробое.

48. Дать характеристику теплового пробоя твердых диэлектриков, факторы, влияющие на электрическую прочность при тепловом

пробое.

49. Описать электрохимический пробой твердых диэлектриков.

50. От чего зависит распределение напряженностей электрического поля в

слоях двухслойного диэлектрика в случае его работы под переменным и постоянным напряжением.

51. Что называется влажностью, гидроскопичностью, омачиваемостью, влагопроницаемостью электроизоляционных материалов? Какое практическое значение имеют эти характеристики?

52. Что такое нагревостойкость диэлектриков? Перечислить классы нагревостойкости, привести примеры.

53. Что представляет собой трансформаторное масло. Его основные свойства.

54. Описать наиболее распространенные синтетические жидкие диэлектрики. Сравнить их свойства со свойствами трансформаторного масла.

55. Дать характеристику основных свойств и области применения смол, получаемых реакцией поликонденсации.

56. Дать определение и привести классификацию электроизоляционных лаков по применению, режиму сушки, лаковой основе.

57. Привести классификации электроизоляционных компаундов. В чем основное отличие компаундов от лаков? Перечислить области применения.

58. Дать характеристику электроизоляционным бумагам и картонам, указать основные свойства и области применения.

59. Дать характеристику основных свойств слюды и материалов на ее основе, перечислить области применения этих материалов.

60. Описать характер электропроводности проводниковых материалов.

61. Что называется удельным сопротивлением и температурным коэффициентом удельного сопротивления проводниковых материалов? В каких единицах они измеряются?

62. Что называется сверхпроводимостью? Описать физическую сущность этого явления и перспективы ее практического применения.

63.Как изменяется удельное сопротивление сплава двух металлов при изменении содержания каждого компонента от 0 до 100 %. Привести конкретные примеры.

64. Перечислить основные материалы высокой проводимости, применяемые в электротехнике, их основные физико-механические и электрические свойства.

65. Дать сравнение свойств меди и алюминия. Обосновать техникоэкономическую необходимость замены меди алюминием.

66. Описать сталеалюминевые провода и проводниковый биметалл их свойства и области применения.

67. Перечислить наиболее широко применяемые сплавы высокого сопротивления с указанием величин и Тк . Указать назначение этих сплавов и допустимые рабочие температуры.

68. Что называется контактной разностью потенциалов? При каких условиях возникает термоэлектродвижущая сила? Примеры использования термо-ЭДС.

69. Описать сплавы высокого сопротивления, применяемые в измерительных приборах, реостатах, электронагревательных приборах.

70. Описать механизм электропроводности полупроводников. Что такое собственная и примесная электропроводность?

71. Какие факторы влияют на величину электропроводности полупроводников и почему?

72. Что называется электронно-дырочным переходом? Какие изменения электронно-дырочного перехода вызывают внешнее электрическое поле?

73. Что называется электронно-дырочным переходом? Какие измерения электронно-дырочного перехода вызывает внешнее электрическое поле?

74. Какие технически важные полупроводниковые приборы основаны на свойствах электронно-дырочного перехода?

75. Описать основные свойства кремния и области его применения.

76. Описать свойства селена и области его применения.

77. Описать свойства германия и области его применения.

78. Что такое доноры и акцепторы? Влияние их на электропроводность полупроводников.

79. Описать полупроводниковые материалы на основе карбида кремния их особенности и области применения.

80. Как с помощью термозонда и зффекта Холла можно определить знак носителей заряда в полупроводнике?

81. Описать основные свойства электротехнической стали. Как влияет содержание кремния на ее электрические, магнитные и механические свойства?

82. Что такое гистерезис и какие характеристики магнитного материала можно определить по петле гистерезиса?

83. Описать основные виды магнитных потерь. Какие факторы влияют на величину магнитных потерь и почему? Пути снижения потерь.

84. Описать основные понятия и явления, характеризующие ферромагнетики.

85. Какие магнитные материалы называются текстурованными. Почему эти материалы обладают особыми магнитными свойствами?

86. Описать, что представляют собой пермаллои и альсиферы, их

основные свойства и области применения.

87. Описать, что представляют собой магнитодиэлектрики и ферриты, их основные свойства и области применения.

88. Описать основные магнитотвердые материалы, указать их свойства и области применения.

89. Описать явление магнитострикции. У каких материалов это явление

выражено особенно сильно и для каких целей оно используется?

90. Описать сплавы типа альнико, их основные свойства и области применения.

91. Описать механизм спонтанной поляризации, указать ее особенности.

Нарисовать зависимость диэлектрической проницаемости от

температуры для этой поляризации и объяснить ее ход.

92. Описать вариконды, область их применения.

93. Дать характеристику параэлектрикам, указать основные свойства и

области их применения.

94. Описать сегнетополупроводники, указать их особенные свойства, не

присущие обычным полупроводникам. Указать способы получения

сегнетополупроводников.

95. Описать пьезоэлектрический эффект. Указать его области применения

в технике и материалы, обладающие пьезоэлектрическим эффектом.

96. Описать пироэлектрический эффект. Указать его области применения в

технике. Описать пироэлектрические материалы и требования,

предъявляемые к ним.

97. Описать принципы квантовой электроники. Указать приборы, которые

работают на принципах квантовой электроники и материалы, которые

в них применяют.

93. Описать явление люминисценции, области его применения.

99. Описать электрооптический эффект, указать где это явление

используется и материалы, которые используются для создания

электрооптического эффекта.

100. Дать основные понятия об электретах, их классификацию, указать

материалы, которые используются в качестве электретов.

Задачи

Задача-1. Медный проводник сечением 10 мм имеет изоляцию

толщиной 1,4 мм, снабженную в целях экранирования медной оплеткой.

Напряжение между жилой и оплеткой равно U, длина провода ,

температура 20 С. Определить диэлектрические потери в изоляции провода

на постоянном напряжении и на переменном напряжении частотой .

Данные приведены в табл. 2

Примечание: объемное сопротивление изоляции провода вычисляется по формуле

где r₁ - внутренний радиус изоляции, мм;

r₂ - наружный радиус изоляции, мм;

L - длина провода, м;

g - удельная электрическая проводимость изоляции, См/м,

Емкость провода, Ф:

Задача 2. Определить сечение и диаметр биметаллической проволоки предназначенной для замены медной проволоки контрольных кабелей сечением S, обладающей той же проводимостью. Сечение цветного метала составляет N % от общего сечения биметаллической проволоки. Дынные об алюминии, меди и стали взять из справочника и табл. 3.

Задача 3. Определить сопротивление жилы одножильного кабеля, находящегося под нагрузкой. Сечение жилы S, длина L рабочая температура жилы в n раз выше нормальной (20⁰C).

Насколько изменится сопротивление жилы в сравнении с нормальными условиями? Данные приведены в табл. 4

Задача 4. При подаче напряжения постоянного тока 220В двухобкладочный плоский конденсатор приобретает заряд Q. Площадь

обкладки конденсатора S, толщина изоляции d. Определить относительную и абсолютную диэлектрические проницаемости материала изоляции. Определить материал изоляции, используя табл.2. Данные приведены в табл. 5.

Задача 5. По приведенным основным кривым намагничивания магнитных материалов (рис. 1-10) построить кривую зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля. По этой зависимости определить начальную и максимальную магнитные проницаемости.

Примечание: по основной кривой намагничивания магнитную проницаемость можно определить геометрически.

Так, для какой-то точки А нормальная магнитная проницаемость определяется как

где a - угол наклона к оси абсцисс секущей ОА, проведенной через начало координат и точку А;

m_В,m_Н - масштабы по осям В и Н соответственно.

Начальная проницаемость определяется

где a - угол наклона касательной на начальном участке кривой В(Н).

Максимальная магнитная проницаемость определяется

где a - угол наклона прямой, проведенной из начала координат в точку

верхнего перегиба кривой В(Н).

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5