- •Электротехнические материалы. Конспект лекций.
- •1.1. Представление, знакомство с потоком.
- •1.2. Что такое материал, материаловедение, электротехническое материаловедение.
- •1.3. Роль материалов в современной технике.
- •1.4. Классификация материалов, применяемых в энергетике и электротехнике.
- •Тема1. Электрофизические характеристики материалов.
- •2.1. Контрольные вопросы по предыдущей лекции.
- •2.2. Электропроводность.
- •2.2.1. Основное уравнение электропроводности.
- •2.2.2. Электропроводность металлов
- •2.2.3. Электропроводность газов
- •2.2.3. Электропроводность твердых диэлектриков.
- •2.2.4. Электропроводность жидкостей.
- •2.3. Диэлектрическая проницаемость.
- •2.3.1. Диэлектрическая проницаемость газов.
- •2.3.2. Диэлектрическая проницаемость твердых и жидких диэлектриков.
- •3.1. Контрольные вопросы по предыдущей лекции.
- •3.2. Электрическая прочность диэлектриков.
- •3.3. Тепловые и механические характеристики материалов.
- •3.3.1. Тепловые характеристики материалов.
- •3.3.2. Механические характеристики материалов.
- •4.1. Контрольные вопросы по предыдущей лекции.
- •Тема 2. Различные виды диэлектрических материалов.
- •5.1. Контрольные вопросы по предыдущей лекции.
- •5.2. Область применения и общие характеристики газообразных диэлектриков.
- •5.3. Область применения и общие характеристики жидких диэлектриков.
- •5.3.1. Используемые и перспективные жидкие диэлектрики.
- •6.1. Контрольные вопросы по предыдущей лекции.
- •6.2. Конденсаторное и кабельное масла.
- •6.3. Синтетические диэлектрические жидкости.
- •7.1. Контрольные вопросы по предыдущей лекции.
- •7.2. Общие характеристики твердых диэлектриков.
- •7.3. Виды диэлектриков. Применение твердых диэлектриков в энергетике.
- •7.4. Полимерные материалы.
- •8.1. Контрольные вопросы по предыдущей лекции.
- •8.2. Бумага и картон
- •8.3. Слоистые пластики
- •8.4. Лакоткани
Тема1. Электрофизические характеристики материалов.
Лекция 2. Электропроводность материалов. Диэлектрическая проницаемость материалов.
2.1. Перекличка. Контрольные вопросы по предыдущей лекции.
2.2. Электропроводность.
2.3. Диэлектрическая проницаемость.
2.1. Контрольные вопросы по предыдущей лекции.
Определение материала.
Предмет дисциплины «Электротехнические материалы»
Основная классификация электротехнических материалов.
Опишите взаимосвязь между качеством стоимостью и функциональными характеристиками материалов.
Особенностями использования материалов в электроэнергетике является то, что они эксплуатируются в условиях воздействия электрических полей, и в несколько меньшей степени, в условиях воздействия магнитных полей. Основными процессами, происходящими под действием этих полей являются поляризация вещества, электропроводность, намагничивание вещества.
2.2. Электропроводность.
Электропроводность – это способность материала проводить электрический ток.
? Кто помнит определение электрического тока из курса физики? Электрическим током называется направленное движение электрически заряженных частиц. Электрический ток может быть вызван заряженными частицами разных типов. Основные виды заряженных частиц – это электроны и ионы.
2.2.1. Основное уравнение электропроводности.
Можно написать наиболее общую формулу, для плотности тока j, верную для любых сред,
j = ni·qi·Vi
Здесь i - тип или cорт заряда, (например электроны, ионы различных молекул, заряженные частицы и т.п.), ni - концентрация зарядов i-cорта, qi - значение заряда, Vi - скорость носителей заряда.
Чтобы разобраться с электропроводностью разных материалов, необходимо понять, какие в них плотности (концентрации) заряда, как они появляются и от чего они зависят, какие величины зарядов, с какими скоростями могут двигаться. Все это главные вопросы в изучении электропроводности.
Для всех сред, за исключением вакуума, скорость носителей пропорциональна напряженности поля
Vi = bi·E
где bi - подвижность носителей заряда.
Подвижностью носителей заряда называется коэффициент пропорциональности между скоростью носителей заряда Vi и напряженностью поля E. Размерность подвижности - м2/(В с). Фактически подвижность численно равна скорости носителей заряда при напряженности поля 1 В/м.
Подставляя уравнение (2) в (1) получим аналог закона Ома в дифференциальной форме, связывающий плотность тока с напряженностью электрического поля. Мы получим выражение, с помощью которого можно прогнозировать величину электрического сопротивления того или иного материала.
Типы носителей заряда и их подвижность могут быть разными в различных средах. Подвижность носителей также сильно зависит от среды.
Основными видами заряженных частиц являются электроны и ионы – то, что остается от атома или молекулы, когда они теряют электроны.
2.2.2. Электропроводность металлов
В атомах металлов электроны достаточно слабо связаны с ионными остатками. Поэтому при образовании из атомов собственно материала металла эти электроны от разных атомов как - бы обобществляются и могут свободно передвигаться по всему объему металла. Они и являются носителями заряда. Примерное количество электронов в металле составляет около 1022 шт/см3. Их подвижность также велика. Оценки дают значения bi примерно 10-2-10-1 м2/(В с).