- •Ответы к зачёту по Конструкционным и электротехническим материалам:
- •1)Какую частицу называют атомом?
- •2)Какую частицу называют ионом данного атома?
- •3)Какое уравнение является основным уравнением квантовой физики?
- •4)Как называют правильное периодическое расположение частиц, которое имеют кристаллические твёрдые тела?
- •5)Какая геометрическая фигура является элементарной кристаллической решёткой?
- •10)Чем обусловлена природа электрического сопротивления проводниковых материалов?
- •11)Какие материалы обладают наиболее высоким электрическим сопротивлением: диэлектрики, проводники, полупроводники или магнитные материалы?
- •12)Способность к возникновению какого явления является основным электрическим свойством диэлектриков?
- •13)Что такое поляризация диэлектрика?
- •22)Какая величина характеризует скорость поляризации диэлектрика?
- •23)Каков механизм электронной поляризации диэлектрика?
- •24)Каков механизм ионной поляризации диэлектрика?
- •25)Каков механизм миграционной поляризации диэлектрика?
- •26)Что такое ток утечки диэлектрика?
- •27)Какие составляющие имеет ток утечки диэлектрика?
- •28)Чем обусловлен ток абсорбции диэлектрика?
- •29)Чем обусловлен сквозной ток диэлектрика?
- •30)В каком поле (переменном или постоянном) протекает ток абсорбции диэлектрика?
- •49)Как зависит тангенс угла диэлектрических потерь от частоты приложенного напряжения?
- •54)Каков механизм электротеплового пробоя твёрдого диэлектрика?
- •55)Каков механизм электрохимического пробоя твёрдого диэлектрика?
- •56)Сколько раз твёрдая изоляция может быть подвергнута электрическому пробою?
- •57)Сколько раз жидкий диэлектрик может быть подвергнут электрическому пробою?
- •58)Сколько раз газообразный диэлектрик может быть подвергнут электрическому пробою?
- •59)Что такое частичные разряды?
- •60)Какой вид содержания влаги в трансформаторном масле является основным фактором, вызывающим его электрический пробой: раствор, эмульсия или осадок на дне сосуда?
- •66)При какой форме электродов электрическая прочность воздуха минимальна: плоскость – плоскость, шар – шар, игла – плоскость или плоскость – шар?
- •67)Как зависит электрическая прочность газа от давления?
- •87)Какова область применения пвх?
- •88)Какой полимер является наиболее химостойким?
- •89)Какой из материалов не является волокнистым материалом: древесина, канифоль, лакоткань или фибра?
- •90)Какой класс нагревостойкости имеет древесина в непропитанном и пропитанном состоянии?
- •91)Для чего пропитывают древесину?
- •96)В чем разница между вискозным, ацетатным и натуральным шелком?
- •118)Какое устройство применяют в силовых трансформаторах для регенерации трансформаторного масла?
- •120)Какие два основных компонента входят в состав лака?
- •121)Чем отличается компаунд от лака?
- •122)Какие бывают лаки?
- •123)Какие бывают компаунды?
- •137)Где применяют антимонид индия и арсенид галлия?
- •138)Какой полупроводник наиболее распространён в электронике?
- •139)Что такое полупроводниковый варистор?
- •140)Как классифицируются проводниковые материалы по степени проводимости?
- •141)Как записывается закон Ома в дифференциальной форме?
- •142)Как зависит сопротивление проводника от температуры?
- •143)Как рассчитать сопротивление проводника, зная площадь его сечения и длину?
- •144)Какой металл обладает наиболее высокой удельной проводимостью: алюминий, медь, железо или вольфрам?
- •145)Какой металл имеет наименьшую массу при одном и том же объёме: алюминий, медь, железо или вольфрам?
- •146)Какой металл имеет наиболее высокую температуру плавления: алюминий, медь, железо или вольфрам?
- •147)Для проводов высоковольтных лэп применяют композиционный материал на основе: стали и вольфрама, стали и меди, стали и серебра или стали и алюминия?
- •148)Почему медь не рекомендуется соединять с алюминием?
- •149)Какой металл используют для изготовления нитей накаливания в лампах накаливания?
- •150)Что такое явление сверхпроводимости, и каковы условия её возникновения?
- •151)Как взаимодействуют сверхпроводники с магнитным полем?
- •157)Что такое парамагнетики?
- •158)Что такое ферромагнетики?
- •159)В чём физическая сущность относительной магнитной проницаемости?
- •160)Что такое магнитные домены?
- •161)Что такое магнитный гестерезис?
- •162)Какой металл применяют для изготовления магнитопроводов электрических машин?
- •163)Какие два вида потерь энергии бывают в магнитных материалах?
- •164)В чём разница между магнитомягкими и магнитотвёрдыми материалами?
- •165)Для чего применяют магнитомягкие материалы?
- •166)Для чего применяют магнитотвёрдые материалы?
120)Какие два основных компонента входят в состав лака?
Ответ: В состав лака входят следующие компоненты: 45 % кузбасслака, 40 % летучего растворителя и 15 % антраценового масла.
121)Чем отличается компаунд от лака?
Ответ: Лаки – это растворы плёнкообразующих веществ, составляющих лаковую основу. По назначению лаки делятся на пропиточные, покрывные и клеящие. Компаунды – это пропиточные и заливочные составы, не содержащие растворителя. Область их применения в электротехнике велика: для пропитки изоляции обмоток электрических машин, трансформаторов и дросселей, изготовления стеклопластиков и слюдосодержащих материалов, изготовления литой изоляции и литых изделий.
122)Какие бывают лаки?
Ответ: Лаки – это растворы плёнкообразующих веществ, составляющих лаковую основу. По назначению лаки делятся на пропиточные, покрывные и клеящие. Пропиточные лаки применяются для пропитки изоляции обмоток электрических машин и аппаратов, в производстве лакотканей. Пропитка обмоток осуществляется с целью их цементации, повышения влагостойкости и нагревостойкости изоляции. Покрывные лаки предназначены для создания защитного электроизоляционного покрытия на пропитанных обмотках, а также для покрытия металлов, различных изоляционных деталей.
123)Какие бывают компаунды?
Ответ: Электроизоляционные компаунды представляют собой изоляционные составы, которые в момент использования бывают жидкими, а затем отвердевают, предназначенный для пропитки или заливки узлов и деталей электрооборудования, радиоаппаратуры, носит название компаунд. Компаунды не имеют в своем составе растворителей. По своему назначению данные составы делятся на: 1)пропиточные (обычно такие виды производятся без наполнителей), 2)заливочные (с наполнителями). Пропиточные компаунды из них применяют для пропитки обмоток электрических машин и аппаратов. Заливочные компаунды — для заливки полостей в кабельных муфтах, а также в электромашинах и приборах с целью герметизации. Электроизоляционные компаунды бывают: 1)термореактивными (не размягчающимися после отвердевания), 2)термопластичными (размягчающимися при последующих нагревах). К термореактивным можно отнести компаунды на основе эпоксидных, полиэфирных и некоторых других смол. К термопластичным относятся компаунды на основе битумов, воскообразных диэлектриков и термопластичных полимеров (полистирол, полиизобутилен и др.). Пропиточные и заливочные компаунды на основе битумов по нагревостойкости относятся к классу А (105° С), а некоторые к классу Y (до 90° С). Наибольшей нагревостойкостыо обладают компаунды эпоксидные и кремнийорганические. Электроизоляционные компаунды МБК изготовляют на основе метакриловых эфиров и применяют как пропиточные и заливочные. Они после отвердевания при 70—100° С (а со специальными отвердителями при 20° С) являются термореактивными веществами, которые могут использоваться в интервале температур от —55 до +105° С.
124)Что такое эмаль?
Ответ: Эмали – это лаки, пигментированные неорганическими соединениями, то есть имеющие определенный цвет. Пигменты улучшают нагревостойкость и теплопроводность лаковой пленки, повышают ее твёрдость и атмосферостойкость. Эмали используют, как правило, для поверхностных покрытий.
125)Что такое клей?
Ответ: Клей - это вещество, которое соединяет различных материалы за счёт адгезии - слипания поверхностей двух разнородных тел. Клей разделяют по типу склеивания, составу и назначению. Клей бывает высыхающим, термореактивным,термопластичным и невысыхающим.
126)Какой газ в наибольшем количестве входит в состав воздуха?
Ответ: Во́здух — естественная смесь газов (главным образом азота и кислорода — 98-99 % в сумме, а также углекислого газа, воды, водорода и пр.) образующая земную атмосферу.
127)Какой газ обладает наилучшей теплопроводностью: водород, кислород, азот или элегаз?
Ответ:
128)Какой газ обладает наилучшей электрической прочностью: водород, кислород, азот или элегаз?
Ответ:
129)Какой газ применяется в газонаполненных кабелях?
Ответ: Наибольшее распространение в герметизированных установках получил элегаз. Он применяется в газонаполненных кабелях, делителях напряжения, конденсаторах, трансформаторах и высоковольтных выключателях.
130)Каким газом наполнены колбы люминесцентных ламп?
Ответ: Люминесце́нтная ла́мпа — газоразрядный источник света, в котором электрический разряд в парах ртути создаётультрафиолетовое излучение, которое преобразуется в видимый свет с помощью люминофора — например, смеси галофосфата кальция с другими элементами.
131)Какой газ образует взрывоопасную смесь в воздухом: водород, кислород, азот или элегаз?
Ответ: Взрывоопасные смеси: Смеси горючих газов и паров с воздухом: ацетилен (3-80%), водород (4-75%), окись углерода (13-75%), светильный газ (8-28%), спирт (4-14%), метан (5-13%), сероуглерод (4%), эфир (2-8%), бензол (1-6%), бензин (2-5%).
132)Какие бывают полупроводники по типу проводимости?
Ответ: 1)Электронная проводимость: Добавим в полупроводник кремния пятивалентный атом мышьяка (As). Посредством четырех валентных электронов, мышьяк установит ковалентные связи c четырьмя соседними атомами кремния. Для пятого валентного электрона не останется пары, и он станет слабо связанным с атомом.
Под действием электромагнитного поля, такой электрон легко отрывается, и вовлекается в упорядоченное движение заряженных частиц (электрический ток). Атом, потерявший электрон, превращается в положительно заряженный ион с наличием свободной вакансии - дырки. Несмотря на присутствие дырок в полупроводнике кремния с примесью мышьяка, основными носителями свободного заряда являются электроны. Такая проводимость называется электронной, а полупроводник с электронной проводимостью - полупроводником N-типа. 2)Дырочная проводимость: Введем в кристалл кремния трехвалентный атом индия (In). Индий установит ковалентные связи лишь с тремя соседними атомами кремния. Для четвертого «соседа», у индия не хватает одного электрона. Этот недостающий электрон может быть захвачен атомом индия из ковалентной связи соседних атомов кремния.
Атом индия превратиться в негативно заряженный ион, а в ковалентной связи соседних атомов образуется вакансия (дырка). В свою очередь, на это место может перескочить электрон из соседней ковалентной связи. В результате получается хаотическое блуждание дырок по кристаллу. Если поместить полупроводник в электромагнитное поле, движение дырок станет упорядоченным, т.е. возникнет электрический ток. Таким образом, обеспечивается дырочная проводимость. Полупроводник с дырочной проводимостью называется полупроводником P-типа. PN–переход:
Соединив вместе материалы P-типа и N-типа, на их стыке мы получим область электронно-дырочного перехода (PN -перехода). Происходящие внутри PN-перехода физические процессы между электронами дырками, легли в основу принципа работы полупроводниковых приборов.
133)Чем отличаются полупроводники n-типа от полупроводников p-типа?
Ответ: Полупроводник p-типа — полупроводник, в котором основными носителями заряда являются дырки. Полупроводники n-типа — полупроводник, в котором основные носители заряда — электроны проводимости.
134)Как зависит сопротивление полупроводника от температуры?
Ответ: Проводимость полупроводников сильно зависит от температуры. Вблизи температуры абсолютного нуля полупроводники имеют свойства диэлектриков.
135)Что такое эффект Холла?
Ответ: Эффе́кт Хо́лла — явление возникновения поперечной разности потенциалов (называемой также холловским напряжением) при помещении проводника с постоянным током в магнитное поле. Открыт Эдвином Холлом в 1879 году в тонких пластинках золота.
136)Как зависит проводимость полупроводника от интенсивности светового излучения?
Ответ:
Среднее
время жизни носителей в полупроводнике
вычисляют по найденной экспериментально
зависимости проводимости полупроводника
при облучении его светом (см. рис. 4.18).
Рассмотрим беспримесный полупроводник
при комнатной температуре. При отсутствии
освещения в нем будет равновесная
концентрация носителей заряда
;
с ней связанна проводимость
(см.
рис. 4.18).
|
Рис. 4.18. Зависимость равновесной концентрации носителей
заряда |
При
освещении полупроводника будут
нарождаться пары электрон - дырка. Этот
процесс скоро уравновесится рекомбинацией
электронов и дырок, вероятность которой
растет при увеличении концентраций
последних. Через некоторое время скорость
рекомбинации сравняется со скоростью
нарождения электронов и дырок. При этом
в полупроводнике установится новое
значение концентрации электронов и
дырок:
(см.
рис. 4.18). Если теперь свет мгновенно
выключить, то концентрации электронов
и дырок постепенно из-за рекомбинации
вернутся к значению
,
которое наблюдалось до освещения
полупроводника (см. рис. 4.18). Аналогичным
образом будет изменяться проводимость
полупроводника. Время
,
за которое добавка к проводимости
уменьшится
приблизительно в 2,7-раза (см. рис. 4.18),
называют средним временем жизни
электронов и дырок в полупроводнике.
Такие быстрые изменения проводимости
удобно наблюдать на экране осциллографа,
обеспечив периодическое включение -
выключение потока света и синхронный
запуск развертки осциллографа (см. также
задачу 4.5).
