Раздел 2. Электротехнические материалы

Тема 2.1. Проводниковые и полупроводниковые материалы

Проводниковые материалы: виды, свойства и применение на подвижном составе железных дорог. Проводниковые материалы высокой проводимости. Проводниковые сплавы с высоким удельным сопротивлением. Провода и силовые кабели.

Полупроводниковые материалы: виды, свойства и применение на подвижном составе железных дорог.

Методические указания к теме 2.1

Строительство электрифицированных железных дорог, широкое внедрение средств автоматики и телемеханики, модернизация подвижного состава, повышение общей энерговооруженности предприятий транспорта сопровождаются расходом огромного количества электротехнических материалов.

В ходе изучения данной темы необходимо уяснить, что электротехнические материалы обладают особенными свойствами, необходимыми для применения в электрооборудовании и радиоэлектронной аппаратуре. Эти свойства должны соответствовать процессам, происходящим в электроаппаратах: генерирование и передача электроэнергии, выпрямление и модуляция электрического тока, преобразование электрических сигналов в звуковые или световые и т.д. Эти свойства используются при изготовлении разнообразных электротехнических изделий: проводов, волноводов, трансформаторов, магнитов, электронных ламп, лазеров, светотехнических устройств, полупроводников, интегральных схем тензодатчиков и т.д.

Изучение данной темы необходимо начать с повторения основных свойств, определяющих вид материала, которые были рассмотрены ранее при изучении курсов физики и электротехники. Электротехнические материалы по их способности проводить электрический ток делятся на проводниковые, полупроводниковые и электроизоляционные (диэлектрики). Электрическая проводимость твердых материалов определяется электронным строением атомов. Проводники и полупроводники сильно различаются по электрическим свойствам. Проводниками являются металлы и сплавы на их основе. Проводниковые материалы делятся на две группы:

• металлы и сплавы высокой проводимости;

• сплавы с высоким удельным сопротивлением.

К полупроводникам относятся ряд элементов III и VI групп периодической системы Д. И. Менделеева (простые полупроводники), а также химические соединения на их основе. Наиболее широко применяемые полупроводники – германий и кремний.

Вопросы для самоконтроля:

1. На какие группы делятся электротехнические материалы в зависимости от их способности проводить электрический ток. Приведите примеры материалов каждой группы.

2. Какие частицы являются носителями электрических зарядов в металлах, полупроводниках, газах и растворах?

3. В чем отличие электротехнических материалов от конструкционных

4. Что такое электропроводность?

5. Перечислите металлы и сплавы высокой проводимости.

6. Назовите основные характеристики металлов и сплавов высокой проводимости.

7. Перечислите сплавы с высоким удельным сопротивлением.

8. Перечислите основные свойства сплавов с высоким удельным сопротивлением.

9. Укажите проводниковые металлы и сплавы, применяемые на железнодорожном транспорте.

10. Kакие материалы называют сверхпроводниками где они используются?

11. Какие материалы называют криопроводниками и где они используются?

12. Что такое полупроводник?

13. Перечислите основные полупроводниковые материалы.

14. Отчего зависит электропроводность полупроводников?

15. Укажите основные свойства полупроводниковых материалов.

16. Объясните, что собой представляет примесная и собственная проводимости полупроводников.

Список литературы: [1, 5].

Интернет-ресурсы:

1. Сайт ОАО «РЖД». Режим доступа: http://rzd.ru/

2. «Железнодорожный транспорт». Ежемесячный научно-теоретический технико-экономический журнал. Режим доступа: http://zdt-magazine.ru/redact/redak.htm