- •Предисловие.
- •Введение
- •Руководство по изучению дисциплины
- •Проводники
- •1.2. Теплопроводность металлов
- •1.3. Термоэлектродвижущая сила
- •1.4. Зависимость удельного электрического сопротивления металлов от температуры
- •1.5. Электрические характеристики сплавов
- •1.6. Классификация проводниковых материалов
- •1.7. Материалы высокой проводимости
- •1.8. Сплавы высокого сопротивления
- •1.9. Контактные материалы
- •1.10. Сверхпроводники
- •1.11. Высокотемпературные сверхпроводники (втсп)
- •1.12. Криопроводники
- •Контрольные вопросы по теме: «Проводниковые материалы».
- •Проводниковые материалы
- •Полупроводники
- •2.1. Определение и классификация
- •2.2. Основные параметры полупроводников.
- •2.3. Зависимость подвижности носителей заряда от температуры
- •2.4. Зависимость концентрации носителей заряда от температуры
- •2.6. Время жизни носителей и диффузионная длина
- •2.7. Основные эффекты в полупроводниках и их применение
- •2.8. Полупроводниковые материалы
- •Контрольные вопросы к разделу Полупроводниковые материалы
- •А) Равна подвижности дырок
- •А) Температурой
- •А) Простыми органическими п/п материалами
- •А) Поликристаллический кремний
- •Задачи и упражнения к разделу Полупроводники
- •Введение
- •3.1 Поляризация диэлектриков
- •3.1.1 Определение поляризации
- •3.1.2 Диэлектрическая проницаемость
- •3.1.3 Классификация диэлектриков на линейные и нелинейные
- •3.1.4 Диэлектрики полярные, неполярные и с ионной структурой
- •Метан сн4
- •3.1.5 Электронная поляризация
- •3.1.6 Ионная поляризация
- •3.1.7 Релаксационные виды поляризации
- •3.1.8 Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры, давления, влажности, напряжения
- •Влияние давления на ε учитывается барическим коэффициентом ε
- •3.1.9 Диэлектрическая проницаемость смесей
- •3.2 Электропроводность диэлектриков
- •3.2.1 Зависимость тока от времени приложения постоянного напряжения
- •3.2.2 Токи абсорбции
- •3.2.3 Общее выражение для удельной объемной электропроводности
- •С учетом (3.2.4) получим
- •3.2.4 Поверхностное сопротивление твердых диэлектриков
- •3.2.5 Электропроводность газообразных диэлектриков
- •3.2.6 Электропроводность жидких диэлектриков
- •3.2.7 Электропроводность твердых диэлектриков
- •3.2.8 Зависимость удельной электропроводности от напряженности электрического поля
- •3.3 Диэлектрические потери
- •3.3.1 Определения
- •3.3.2 Полные и удельные диэлектрические потери
- •3.3.3 Потери на электропроводность
- •3.3.4. Релаксационные потери
- •3.3.5. Диэлектрические потери полимеров
- •3.3.6. Диэлектрические потери неорганических диэлектриков
- •3.3.7. Диэлектрические потери в неоднородных диэлектриках
- •3.4. Электрическая прочность диэлектриков
- •3.4.1 Пробивное напряжение и электрическая прочность
- •3.4.2 Электротепловой пробой
- •3.4.3. Пробой газообразных диэлектриков
- •3.4.4. Пробой жидких диэлектриков
- •3.4.5. Пробой твердых диэлектриков
- •3.5. Механические, термические и физико-химические свойства диэлектриков
- •3.6. Газообразные диэлектрики
- •3.7. Жидкие диэлектрики
- •3.8. Полимеры. Общие свойства
- •3.9. Синтетические полимеры
- •3.10. Пластмассы и пленочные материалы
- •3.11. Стекло и керамика
- •3.12. Лаки, эмали, компаунды
- •3.13. Слюда и слюдяные материалы
- •3.14. Активные диэлектрики
- •Задачи и упражнения к разделу Диэлектрические материалы
- •Консультация Напомним, что поляризованность есть электрический момент единицы объема
- •Ответ: 0.025 нм
- •4. Магнитные материалы
- •4.1. Магнитные характеристики
- •4.2. Классификация веществ по магнитным свойствам
- •4.3. Природа ферромагнетизма
- •4.4. Доменная структура
- •4.5. Намагничивание магнитных материалов. Кривая намагничивания
- •4.6. Магнитный гистерезис
- •4.7. Структура ферромагнетиков
- •4.8. Магнитострикционная деформация
- •4.9. Магнитная проницаемость
- •4.10. Потери в магнитных материалах
- •4.11. Электрические свойства магнитных материалов
- •4.12. Классификация магнитных материалов
- •4.13. Основные параметры магнитотвердых материалов
- •4.14. Магнитомягкие материалы
- •Тема 8. Магнито диэлектрики (мд)
- •4.14.1. Технически чистое железо
- •4.14.2. Электротехнические стали
- •4.14.3. Пермаллои
- •4.14.4. Альсиферы
- •4.14.5. Магнитомягкие ферриты.
- •4.14.6. Специальные магнитные материалы
- •14.4.7. Аморфные магнитные материалы (амм)
- •4.14.8. Магнито диэлектрики (мд)
- •4.15. Магнитотвердые материалы
- •Тема 1. Сплавы на основе железа. Тема 2. Металлокерамические магниты Тема 3. Магнитотвердые ферриты Тема 4. Сплавы на основе редкоземельных металлов (рзм)
- •4.15.1. Сплавы на основе железа—никеля—алюминия
- •4.15.2. Металлокерамические магниты
- •4.15.3. Магнитотвердые ферриты
- •4.15.4. Сплавы на основе редкоземельных металлов (рзм)
- •Контрольные вопросы к разделу «Магнитные материалы»
- •А) температуру, при которой значение минимально;
- •Задачи и упражнения к разделу “Магнитные материалы“
- •Термины и определения Термины, использованные в эу в соответствии с госТом 22622 – 77
- •Основные государственные стандарты на электротехнические материалы *
- •Предметный указатель
- •А люминий –15
- •Литература.
- •Содержание
3.1.5 Электронная поляризация
Электронная поляризация возникает в результате смещения электронных облаков относительно центра ядер атомов или ионов под действием электрического поля. Наблюдается во всех без исключения диэлектриках, а в неполярных материалах является единственным видом поляризации. Происходит электронная поляризация практически мгновенно—за время 10-14-10-16с. После выключения электрического поля энергия, затраченная на поляризацию, возвращается источнику электрической энергии, так как деформированные оболочки атомов и ионов возвращаются в прежнее положение. Таким образом, эта поляризация происходит без потерь энергии. Вместе с ионной поляризацией она составляет группу “упругих” или быстрых видов поляризаций.
Электрический момент, приходящийся на одну частицу (атом, ион) для не слишком больших полей, пропорционален напряженности поля
Р=Аэ·Е(3.1.7)
Коэффициент Аэ называется электронной поляризуемостью.Для многих диэлектриков, таких как газы, неполярные жидкости можно легко установить взаимосвязь между макроскопическим параметром диэлектрической проницаемостью -ε и микроскопическим параметром - поляризуемостью Аэ, используя, приведенные в разделе “Поляризация” формулыр=n·Аэ·Е=εо(ε-1)·Е,откуда
ε=1+n·Аэ/εо, (3.1.8)
Аэ частиц от температуры не зависит, но диэлектрическая проницаемость, как видно из последней формулы, зависит от числа частиц в единице объема n,которое уменьшается с повышением температуры из-за теплового расширения диэлектрика.
В температурной зависимости εнеполярных диэлектриков резкое уменьшениеε с температурой наблюдается при переходах вещества из одного агрегатного состояния в другое-из твердого в жидкое и из жидкого в газообразное. Диэлектрическая проницаемость εнеполярных диэлектриков близка к квадрату коэффициента лучепреломления диэлектрика (следствие уравнения Максвелла)ε=n2. Так как время установления поляризации у таких диэлектриков очень мало, ихεне зависит от частоты вплоть до очень высоких частот, порядка 1014-1016Гц. При таких частотах будет наблюдаться резонансная поляризация.
3.1.6 Ионная поляризация
Ионная поляризация наблюдается в веществах с ионной химической связью и проявляется в смещении друг относительно друга разноименно заряженных ионов. Как указывалось, время установления ионной поляризации весьма мало, всего на 2-3 порядка больше электронной поляризации. Соотношение ε=n2для веществ с ионной поляризацией не соблюдается.
Зависимость εот температуры у твердых ионных линейных диэлектриков с ростом температуры может быть различной. У большинства ионных диэлектриков с ростом температурыεувеличивается, так как при этом уменьшается коэффициент упругой связи между ионами и расстояние между ними увеличивается при тепловом расширении материала. Если обозначим через Купр. — коэффициент упругой связи, а черезхсмещение ионов, то в состоянии равновесияqЕ=Купр·dх,а элементарный электрический момент пары, состоящей из двух разноименно заряженных ионов Ри=q·dх=q2·Е/Купр и
Аи=q2/Купр. (3.1.9)
Тогда поляризованность единицы объема Ри будет равна сумме всех элементарных моментов, εувеличивается с ростом температуры для неорганических стекол различного состава, для электротехнического фарфора, содержащего большое количество стекловидной фазы. Но у некоторых веществ иεс большим внутренним полем электронная поляризация преобладает над ионной, как например у рутила TiО3и перовскита СаТiO3, с ростом температуры уменьшается.
Если диэлектрик характеризуется не только электронной, но и ионной поляризацией, то общая поляризуемость (деформационная) будет равна сумме электронной и ионной поляризуемости А=Аэ+Аи. Наличие второго слагаемого приводит к тому, что А ионных диэлектриков больше, чем у неполярных веществ. Более высокие значения εнаблюдается у ионных диэлектриков, содержащих многовалентные ионы. В таких веществах ионы слабо связаны друг с другом и несут большие электрические заряды, что обусловливает большую ионную поляризуемость.