- •18. Угол диэлектрических потерь.
- •30. Материалы с малыми диэлектрическими потерями (неполярные диэлектрики).
- •51. Материалы высокого удельного сопротивления.
- •53. Какие вещества называются полупроводниками? Какие материалы называются полупроводниковыми?
- •58. Дать общую классификацию веществ по магнитным свойствам.
Вариант 36
Контрольные вопросы.
18. Угол диэлектрических потерь.
Что такое угол диэлектрических потерь?
Углом диэлектрических потерь δ называют угол, дополняющий до 90° угол сдвига фаз φ между током и напряжением в емкостной цепи.
Проанализируйте какие токи текут через диэлектрик в переменном поле?
Поляризационные процессы смещения любых зарядов в веществе, протекая во времени до момента установления и получения равновесного состояния, обусловливают появление поляризационных токов, или токов смещения в диэлектриках. Токи смещения упруго связанных зарядов при электронной и ионной поляризациях настолько кратковременны, что их обычно не удается зафиксировать прибором.
Токи смещения при различных видах замедленной поляризации, наблюдаемые у многих технических диэлектриков, называют абсорбционными токами (или токами абсорбции) Iаб.
При постоянном напряжении абсорбционные токи, меняя свое направление, проходят только в периоды включения и выключения напряжения. При переменном напряжении они имеют место в течение всего времени нахождения материала в электрическом поле.
Наличие в технических диэлектриках небольшого числа свободных зарядов, а также инжекция их из электродов приводят к возникновению небольших токов сквозной электропроводности (или сквозных токов).
Таким образом, полная плотность тока в диэлектрике, называемого током утечки, представляет собой сумму плотностей токов абсорбционного и сквозного.
Iут = Iаб + Iск
Каковы основные составляющие реактивного тока?
Основные составляющие активного тока.
Полный ток состоит из двух составляющих - активного тока и реактивного. Активный ток имеет одинаковое направление с действующим напряжением, а вот реактивный сдвиинут по фазе на 90° по отношению к активному. Графически полный ток представляют как диагональ прямоугольника, одна из сторон которого представляет собой активную часть тока, а вторая – реактивную. Полный ток, следовательно, получается как геометрическая сумма активной и реактивной составляющих. Численное значение вычисляется как гипотенуза в прямоугольном треугольнике. И если активную часть обозначить как Ia, реактивную как Iр, то получим для полного тока:
I²=I²a + I²p
Можно легко рассчитать активную Ia и реактивную Iр составляющие тока по действующему значению тока с помощью угла сдвига фаз φ:
cos φ = Ia/I; sin φ = Iр/I; Ia = I*cos φ; Iр = I*sin φ
30. Материалы с малыми диэлектрическими потерями (неполярные диэлектрики).
Неполярные диэлектрики. К этому классу диэлектриков относятся вещества, состоящие из атомов и молекул, не обладающих собственными дипольными моментами в отсутствии поля. Типичными примерами таких веществ являются одноатомные благородные газы; газы, состоящие из симметричных двухатомных молекул – кислород, водород, азот; различные органические жидкости масла, бензины; из твердых тел – пластмассы.
51. Материалы высокого удельного сопротивления.
Перечислить материалы, которые относятся к этой группе.
Сплавы высокого электрического сопротивления (высокоомные) могут быть подразделены на две основные группы.
1. Сплавы для изготовления сопротивлений: прецизионных (образцовые сопротивления, различные элементы электроизмерительных приборов, катушки сопротивления, шунты, обмотки потенциометров); технических (регулирующие и пусковые реостаты, нагрузочные элементы).
2. Жаростойкие сплавы (нагревательные элементы электропечей и электронагревательных приборов, нагрузочные элементы).
К высокоомным сплавам относятся также сплавы для термопар и компенсационных проводов.
В зависимости от назначения к высокоомным сплавам предъявляют специальные требования. Кроме того, эти сплавы должны обладать возможно большим удельным электрическим сопротивлением и иметь хорошие механические свойства — высокую прочность и достаточную пластичность, обеспечивающие возможность получения тончайшей проволоки, лент, фольги.
Перечисление:
1. Константан (твердый раствор 40% никеля в меди)
2. Никелин(68,5%Cu; 30%Ni;1.5%Mn)
3. Нейзильбер(65%Cu;15%Ni;20%Zn)
4. Манганин(80%Cu;3%Ni;12%Mn)
5. Нихромы (например 20%Cr;80%Ni)
6. Железохромалюминиевые сплавы (например 23%Cr;5%Al;остальное железо)
7. Сплавы на основе благородных металлов (например серебряный манганин)
Какие требования предъявляются к этим материалам?
Материалы высокого электрического сопротивления используются для поглощения электрической энергии и преобразования ее в тепло. Очевидно, что к таким материалам будут предъявляться следующие требования:
Высокое удельное сопротивление
Высокая механическая прочность
Технологичность - то есть способность к сварке, пайке, высокая пластичность.
Высокая коррозионная стойкость.
Низкая стоимость.
Низкое значение термо- Э.Д.С. в паре с медью.
Малый температурный коэффициент сопротивления
Отметить особые требования, которые предъявляются к материалам для нагревательных элементов и к материалам для термопар.
Из жаростойких сплавов изготовляют нагрузочные и нагревательные элементы. Высокая жаростойкость, т. е. длительная устойчивость против окисления и воздействия различных газов при рабочей (обычно высокой) температуре, является главным требованием для таких сплавов.
Термоэлектродные сплавы применяют для изготовления термопар и компенсационных проводов. Сплавы для термопар должны обладать большой термо - э. д. с. в паре с другими металлами или сплавами в интервале рабочих температур, постоянством термоэлектрических свойств и устойчивостью против окисления и действия высокой температуры.