- •«Конструкционные и электротехнические материалы»
- •1 Цель и задачи практических занятий 6
- •2 План практического занятия 6
- •3 Методические указания к проведению практических занятий 6
- •2 Основные характеристики электротехнических материалов 15
- •4 Диэлектрические материалы 28
- •5 Диэлектрические материалы 45
- •4 Контрольные мероприятия 80
- •5 Требования при подведении итогов текущей и промежуточной аттестаций 80
- •6 Библиографический список рекомендуемой литературы 81
- •Введение
- •1 Цель и задачи практических занятий
- •2 План практического занятия
- •3 Методические указания к проведению практических занятий
- •Занятие № 1
- •1 Основные характеристики электротехнических материалов
- •1.1 Механические характеристики
- •1.2 Электрические характеристики
- •Занятие № 2
- •2 Основные характеристики электротехнических материалов
- •2.1 Тепловые характеристики
- •2.2 Физико-химические характеристики
- •Занятие № 3
- •3 Диэлектрические материалы
- •3.1 Газообразные диэлектрики
- •3.2 Жидкие диэлектрики
- •Занятие № 4
- •4 Диэлектрические материалы
- •4.1 Твердые диэлектрики
- •4.2 Твердеющие диэлектрики. Лаки, эмали, компаунды
- •4.3 Пластические массы
- •Занятие № 5
- •5 Диэлектрические материалы
- •5.1 Слоистые пластмассы
- •5.2 Слюдяные материалы
- •5.3 Электрокерамические материалы
- •5.21. Заполните табл. 5.6 и из двух приведенных материалов выберите
- •5.4 Бумаги и картоны
- •Занятие № 6
- •6 Проводниковые материалы и изделия
- •6.1 Проводниковые материалы с малым удельным сопротивлением
- •6.2 Проводниковые материалы с большим удельным сопротивлением
- •6.3 Жаростойкие проводниковые материалы
- •6.4. Неметаллические проводниковые материалы
- •6.5. Проводниковые (кабельные) изделия
- •Занятие № 7
- •7 Полупроводниковые материалы
- •7.1 Свойства полупроводников
- •7.2 Простые полупроводники
- •7.3 Полупроводниковые соединения
- •Занятие № 8
- •8 Магнитные материалы
- •8.1 Основные характеристики магнитных материалов
- •8.2 Магнитотвердые материалы
- •8.3 Магнитомягкие материалы
- •8.24. Уровень магнитных характеристик магнитомягких материалов
- •4 Контрольные мероприятия
- •5 Требования при подведении итогов текущей и промежуточной аттестаций
- •6 Библиографический список рекомендуемой литературы
- •6.1 Основная литература
- •Интернет-ресурсы
- •«Конструкционные и электротехнические материалы»
1.2 Электрические характеристики
Теоретическая часть
К основным электрическим характеристикам материалов относятся:
- удельное электрическое сопротивление, Ом • м или Ом • мм2/м,
(5)
где R ~ общее электрическое сопротивление образца материала, Ом; S — площадь образца материала, через который проходит ток проводимости, м2 или мм2, L — длина пути тока в образце, м;
- температурный коэффициент удельного электрического сопротивления, 1/°С,
(6)
где p1, p2 — удельные электрические сопротивления материала, Ом • м, соответственно при температурах t1 (начальной) и t2, °C;
- диэлектрическая проницаемость , определяющая способность диэлектрика образовывать электрическую емкость, Ф,
(7)
где о — электрическая постоянная, равная 8,85419-10-12 Ф/м; SK — площадь одной металлической обкладки конденсатора, м2, h — толщина диэлектрика, м;
- тангенс угла диэлектрических потерь tgδ, определяющий потери энергии в диэлектрике;
- электрическая прочность, МВ/м,
(8)
где Uпр — напряжение, при котором наступает пробой диэлектрика MB; hпр — толщина диэлектрика в месте пробоя, м.
Выберите правильный ответ
1.12. Чтобы оценить степень электропроводности того или иного материала, приходится определять:
A. Удельную электрическую проводимость;
B. Удельное электрическое сопротивление;
C. Электрическую прочность;
D. Все перечисленные характеристики.
1.13. У проводниковых и полупроводниковых материалов измеряют: А. Удельное объемное сопротивление;
B. Удельное поверхностное сопротивление;
C. Общее удельное сопротивление;
D. Все перечисленные характеристики.
1.14. Удельное сопротивление электротехнических материалов зависит:
A. От площади образца материала;
B. От длины образца материала;
C. От температуры материала;
D. От характеристик, не перечисленных в предыдущих ответах.
1.15. Электрическая характеристика, позволяющая определить способность диэлектрика образовывать электрическую емкость:
A. Полярная ионизация;
B. Электронная поляризация;
C. Диэлектрическая проницаемость;
D. Тангенс угла диэлектрических потерь.
1.16. Увеличение тангенса угла диэлектрических потерь неполярного диэлектрика обусловлено:
A. Возрастанием тока проводимости диэлектрика;
B. Уменьшением тока проводимости диэлектрика;
C. Причиной, не перечисленной в предыдущих ответах.
1.17. У полупроводников и диэлектриков с повышением температуры сопротивление:
A. Уменьшается;
B. Увеличивается;
C. Не изменяется.
1.18. Диэлектрическая проницаемость е позволяет определить:
A. Поляризацию диэлектрика;
B. Способность диэлектрика образовывать электрическую емкость;
C. Обе перечисленные характеристики.
1.19. Диэлектрическая проницаемость электроизоляционных материалов зависит:
A. От вида поляризации диэлектрика;
B. От емкости конденсатора;
C. От интенсивности процессов поляризации, протекающих в диэлектриках под действием приложенного напряжения;
D. От характеристик, не перечисленных в предыдущих ответах.
1.20. Диэлектрическая проницаемость электроизоляционных материалов изменяется в зависимости от следующего параметра:
A. Температура;
B. Частота приложенного напряжения;
C. Оба перечисленных параметра.
1.21. Диэлектрическая проницаемость у сегнетоэлектриков достигает: A. 3...8; B. 8...20; C. 1500... 4 500.
1.22. Диэлектрическая проницаемость у полярных диэлектриков достигает:
A. 3...8; B. 8...20; C. 1500...4500.
1.23. Потери энергии в диэлектрике называются:
A. Электрические потери; B. Диэлектрические потери;
C. Электронные потери; D. Активные потери.
1.24. Активную мощность, Вт, теряемую в диэлектрике, работающем под переменным напряжением, рассчитывают по формуле:
1.25. Увеличение тангенса угла диэлектрических потерь (tgδ) неполярного диэлектрика, а следовательно, и потерь энергии в нем обусловлено:
A. Возрастанием тока проводимости в диэлектрике;
B. Потерями энергии, затрачиваемой на поворот все большего числа полярных молекул;
C. Напряжением, прикладываемым к диэлектрику;
D. Частотой переменного тока.
Ответить на вопросы и выполнить задание
1.26. Длину и диаметр проводника увеличили в 2 раза. Как изменилась его проводимость?
1.27. Во сколько раз увеличится сопротивление линии, если медный провод заменить стальным такой же длины и такого же поперечного сечения?
1.28. Зависит ли сопротивление катушки, изготовленной из медного провода, от величины приложенного к ней напряжения?
1.29. Медный и стальной провода имеют одинаковые диаметр и длину. Какой из проводов сильнее нагревается при одной и той же силе тока?
1.30. При температуре 0 °С сопротивление медного провода равно 1,2 Ом. Каким будет сопротивление этого провода при температуре 100 0С?
1.31. Перечислите четыре основных вида поляризации диэлектриков.
1.32. Дайте определение различным видам поляризации диэлектриков.
Электронная поляризация – это
Ионная поляризация – это
Спонтанная поляризация – это
1.33. Определите, какая из зависимостей на рис. 1.1 (1 или 2) соответствует полярному диэлектрику, а какая — неполярному.
Рис. 1.1 - Зависимости диэлектрической проницаемости полярного и неполярного диэлектриков от температуры
1.34. Определите, какая из зависимостей на рис. 1.2 (1 или 2) соответствует полярному диэлектрику, а какая — неполярному.
Рис. 1.2 - Зависимости тангенса угла диэлектрических потерь полярного и неполярного диэлектриков от температуры
1.35. Определите электрическую прочность диэлектрика, если его толщина в месте пробоя составляет 10 см, а пробивное напряжение, при котором наступает пробой, равно 500 кВ.
1.36. Определите пробивное напряжение, при котором наступает пробой диэлектрической пластины толщиной 5 мм, имеющей электрическую прочность Епр = 3 000 кВ/м.
1.37. На рис. 1.3 изобразите графическую зависимость электрической прочности от температуры диэлектрика (при тепловом пробое). Дайте объяснение этой зависимости.
Рис. 1.3 - Зависимость электрической прочности от температуры диэлектрика (при тепловом пробое)