- •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?
137)Где применяют антимонид индия и арсенид галлия?
Ответ: Антимонид индия — кристаллическое бинарное неорганическое химическое соединение, соединение индия исурьмы. Химическая формула InSb. Используется в полупроводниковых инфракрасных фоточувствительных датчиках, например, инфракрасных головках самонаведения (ИКГСН), для самонаведения ракет по ИК-излучению цели, в инфракрасной астрономии. Детекторы на основе InSb чувствительны к ближнему ИК-диапазону электромагнитных волн с длиной волны 1-5 мкм. InSb недавно широко использовался в «точечных» детекторах оптико-механических сканирующих системтепловидения. Арсени́д га́ллия (GaAs) — химическое соединение галлия и мышьяка. Важный полупроводник, третий по масштабам использования в промышленности после кремния и германия. Используется для создания сверхвысокочастотных интегральных схем и транзисторов, светодиодов, лазерных диодов, диодов Ганна, туннельных диодов, фотоприёмников и детекторов ядерных излучений.
138)Какой полупроводник наиболее распространён в электронике?
Ответ: Полупроводниками являются вещества, ширина запрещённой зоны которых составляет порядка нескольких электрон-вольт (эВ). Например,алмаз можно отнести к широкозонным полупроводникам, а арсенид индия — к узкозонным. К числу полупроводников относятся многие химические элементы (германий, кремний, селен, теллур, мышьяк и другие), огромное количество сплавов и химических соединений (арсенид галлия и др.). Почти все неорганические вещества окружающего нас мира — полупроводники. Самым распространённым в природе полупроводником является кремний, составляющий почти 30 % земной коры.
139)Что такое полупроводниковый варистор?
Ответ: Вари́стор (англ. vari(able) (resi)stor — переменный резистор) полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление(проводимость) которого нелинейно зависит от приложенного напряжения, то есть обладающий нелинейной симметричной вольт-амперной характеристикой и имеющий два вывода. Обладает свойством резко уменьшать свое сопротивление с единиц ГОм до десятков Ом при увеличении приложенного к нему напряжения выше пороговой величины. При дальнейшем увеличении напряжения сопротивление уменьшается ещё сильнее. Благодаря отсутствию сопровождающих токов при скачкообразном изменении приложенного напряжения, варисторы являются основным элементом для производства устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).
140)Как классифицируются проводниковые материалы по степени проводимости?
Ответ: Проводниковые материалы в зависимости от величины удельного сопротивления и применения подразделяют на следующие группы: 1)металлы и сплавы высокой проводимости;
2)сплавы с повышенным и высоким удельным сопротивлением; 3)жаростойкие проводящие материалы; 4)криопроводники; 5)сверхпроводники; 6)материалы для контактов; 7)припои.
Проводниковые
материалы кроме высокой
удельной проводимости (малого
удельного сопротивления)должны
иметь достаточную прочность, хорошие
технологические свойства, коррозионную
стойкость, хорошо свариваться и
подвергаться пайке. Практическое
применение в приборостроении находят
химические чистые металлы Cu, Al, Ag, Au, Sn,
Re, Pd, Bi и другие, используемые в качестве
проводниковых материалов, материалов
покрытий, а также сплавы на их основе:
латуни, бронзы, медно-никелевые сплавы
и другие. Серебро среди
всех проводниковых материалов обладает
наименьшим удельным сопротивлением
(ρ=0,016 мкОм*м), невысокой твердостью НВ25,
прочность σв~200
МПа и d
50%.
К недостаткам Ag следует отнести пониженную
химическую стойкость и относительно
высокую диффузию в материал подложки,
на которую оно нанесено. При высокой
влажности и повышенной температуре
диффузионные процессы усиливаются.
Применяется серебро в электротехнике
и электронике в качестве материала
микропроводников, в контактах, при
изготовлении керамических и слюдяных
конденсаторов. Медь является
основным проводниковым материалом в
приборостроении в силу своих свойств
(см. соответствующий раздел темы
«Конструкционные материалы»). Отметим,
что механические и электрические
характеристики меди зависят не только
от ее химической чистоты, но существенно
и от ее состояния. Твердотянутая медь
марки МТ имеет меньшую проводимость и
относительное удлинение перед разрывом,
но большую механическую прочность и
твердость, чем отожженная медь марки
ММ. В результате отжига прочность меди
марок МТ снижается, но повышается
проводимость (подробнее [1,9]). Основное
применение меди – токопроводящие жилы
обмоточных, монтажных и установочных
проводов [10], контакты, детали токопроводящих
устройств. Алюминий,
обладая большим сродством к кислороду,
легко окисляется на воздухе и покрывается
при этом прочной оксидной пленкой,
защищающей металл от дальнейшего
окисления. Это обуславливает его высокую
коррозионную стойкость, но и создает
значительные трудности при пайке. По
отношению к большинству других металлов
алюминий имеет отрицательный
электрохимический потенциал, что в
присутствии влаги способствует
электрохимической коррозии в зоне
контакта. Проводниковый алюминий
используют для изготовления жил
обмоточных, монтажных и установочных
проводов, прессованных жил кабелей
различного назначения [10]. К сплавам
с повышенным (ρ>0,3
мкОм*м) и высоким (ρ>1
мкОм*м) удельным
сопротивлением относятся
ранее названные медно-никелевые сплавы:
манганин, мельхиор, нейзильбер, константан;
сплавы с особыми свойствами – никелевые,
никель-хромовые, идущие для изготовления
различных резисторов (их называют еще
резистивные материалы). К материалам с
высоким удельным сопротивлением можно
отнести и материалы для термопар.
Выпускаются различные марки материалов
с повышенным и высоким ρ,
а также сортамент в виде полос, прутков,
лент, проволоки, трубок. Основными
требованиями к материалам для резисторов
являются низкий ТКρ, низкая термоЭДС в
паре с медью, высокая стабильность
электрического сопротивления во времени.
Их применяют для изготовления технических
(регулирующих, пусковых реостатов,
нагрузочных элементов) и прецизионных
(образцовые резисторы, элементы
электроизмерительных приборов, катушки
сопротивления, шунты, обмотки
потенциометров) компонентов схем и
приборов. Выпускаемая для изготовления
резисторов из различных материалов с
высоким удельным сопротивлением
проволока имеет диаметр от 0,009…0,012мм и
более [4,9,10]. Сплавы на основе благородных
металлов кроме высокой коррозионной
стойкости имеют малую термоЭДС в паре
с медью. Основные параметры сплавов с
повышенным и высоким сопротивлением
приведены в таблице 7.
