- •Билет №1
- •1. Межатомное взаимодействие, влияние энергии межатомного взаимодействия на свойства материалов.
- •2. Электропроводность диэлектриков. Влияние внешних условий на электропроводность диэлектриков.
- •Билет №2
- •1.Типы химических связей между атомами, влияние типа связи на свойства материалов.
- •2. Поляризация диэлектриков, виды поляризации, механизмы поляризации. Влияние внешних условий на поляризацию диэлектриков.
- •Билет №3
- •1. Точечные дефекты кристаллической решетки. Влияние точечных дефектов не свойства материалов.
- •2. Потери энергии электрического поля в диэлектриках. Влияние внешних условий и особенностей строения диэлектриков на тангенс угла диэлектрических потерь
- •Билет №4
- •1. Линейные дефекты кристаллической решетки, влияние линейных дефектов на свойства материалов.
- •2. Принципы выбора материалов для разрывных контактов.
- •Билет №5
- •1. Поверхностные дефекты кристаллической решетки, влияние поверхностных дефектов на свойства материалов.
- •2. Принципы выбора материалов для скользящих контактов.
- •Билет №6
- •1. Объемные дефекты кристаллических решеток. Влияние объемных дефектов на свойства материалов.
- •2. Влияние напряженности электрического поля на электропроводность диэлектриков.
- •Билет №7
- •1. Материалы высокой электропроводности
- •2. Влияние температуры на тангенс угла потерь полярных и неполярных диэлектриков
- •1 Влияние температуры на тангенс угла потерь неполярных диэлектриков:
- •2. Влияние температуры на тангенс угла потерь в полярных диэлектриках:
- •Билет№8
- •1. Металлические материалы высокого сопротивления.
- •2. Влияние частоты электрического поля на тангенс угла потерь полярных и неполярных диэлектриков
- •1. Влияние частоты электрического поля на тангенс угла потерь неполярных диэлектриков.
- •2. Влияние частоты электрического поля на тангенс угла диэлектрических потерь для полярных диэлектриков
- •Билет№9
- •1. Влияние размера зерен на электрические и механические свойства металлических материалов.
- •2. Влияние давления на электрическую прочность газов.
- •Билет№10
- •1. Принципы выбора материалов высокой электропроводности.
- •2. Влияние частоты электрического поля на электрическую прочность газов
- •Билет№11
- •1. Влияние добавок кремния на электрические, механические и магнитные свойства железа.
- •2. Электротепловой пробой диэлектриков.
- •Билет №12
- •1.Принципы получения магнитомягких материалов
- •2. Электрохимический пробой диэлектриков.
- •Билет №13
- •1. Металлические материалы высокой электропроводности.
- •2. Сегнетоэлектрики. Природа высокой диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрических материалов
- •Билет №14
- •1.Принципы получения магнитотвердых материалов
- •2. Пьезоэлектрики. Природа пьезоэлектрического эффекта. Применение пьезоэлектриков.
- •Билет №15
- •1. Влияние напряженности магнитного поля на величину магнитной индукции в ферромагнетиках.
- •2. Влияние давления на электрическую прочность газов.
- •Билет №16
- •1. Влияние температуры на спонтанную намагниченность ферромагнетиков
- •2. Электреты и их применение.
- •Билет №17
- •1. Принципы выбора материалов для зажимных контактов.
- •2. Суперионные проводники.
- •Билет №18
- •1.Природа высокой магнитной проницаемости пермаллоев.
- •2.Влияние температуры на диэлектрическую проницаемость диэлектриков с ионной связью.
- •Билет №19
- •1. Особенности применения низконикелевых и высоконикелевых пермаллоев
- •2. Влияние температуры на тангенс угла потерь диэлектриков с неполярной ковалентной связью
- •Билет №20
- •1. Природа высокой магнитной проницаемости альсифера.
- •2. Влияние температуры на диэлектрическую проницаемость сегнетоэлектриков.
- •Билет №21
- •1.Типы химических связей между атомами, влияние типа связи на свойства материалов.
- •2. Влияние температуры на диэлектрическую проницаемость полярных диэлектриков
- •Билет №22
- •1. Влияние энергии межатомного взаимодействия на свойства материалов.
- •2. Влияние частоты электрического поля на диэлектрическую проницаемость диэлектриков с ионной связью.
- •Билет №23
- •1. Изменение свойств металлических материалов при холодной пластической деформации.
- •2. Влияние температуры на электропроводность диэлектриков и проводников.
- •Билет №24
- •1. Точечные дефекты кристаллической решетки. Влияние точечных дефектов не свойства материалов.
- •2. Влияние частоты электрического поля на диэлектрическую проницаемость полярных диэлектриков
- •Билет №25
- •1. Поверхностные дефекты кристаллической решетки, влияние поверхностных дефектов на свойства материалов.
- •2. Влияние температуры на электрическую прочность диэлектриков
- •Билет №26
- •1. Объемные дефекты кристаллических решеток. Влияние объемных дефектов на свойства материалов.
- •2. Природа электрического пробоя диэлектриков. Механизмы электрического пробоя.
- •Билет №27
- •1. Влияние размера зерен на коэрцитивную силу ферромагнетиков
- •2. Потери энергии электрического поля в диэлектриках. Меры оценки потерь энергии электрического поля.
- •Билет №28
- •1. Изменение механических и электрических свойств металлов при холодной пластической деформации.
- •2. Влияние температуры на диэлектрическую проницаемость сегнетоэлектриков.
- •Билет №29
- •1. Точечные дефекты кристаллической решетки. Влияние точечных дефектов на свойства материалов.
- •2. Влияние состава на скорость старения диэлектриков в электрическом поле.
- •Билет №30
- •1. Влияние энергии межатомного взаимодействия на свойства материалов.
- •2. Влияние температуры на тангенс угла потерь полярных и неполярных диэлектриков
- •1 Влияние температуры на тангенс угла потерь неполярных диэлектриков:
- •2. Влияние температуры на тангенс угла потерь в полярных диэлектриках:
- •Билет №31
- •1. Природа электропроводности металлических материалов.
- •2. Электротепловой пробой диэлектриков.
- •Билет №32
- •1. Природа высокой пластичности металлических материалов.
- •2.Принципы получения магнитомягких материалов
- •Билет №33
- •1.Природа высокой магнитной проницаемости пермаллоев.
- •2. Влияние давления на электрическую прочность газов.
- •Билет №34
- •1. Принципы получения металлических материалов высокого электрического сопротивления.
- •2. Электрохимический пробой диэлектриков.
- •Билет №35
- •1. Металлические материалы высокой электропроводности.
- •2. Влияние частоты электрического поля на электрическую прочность газов
- •Билет №36
- •1.Типы химических связей между атомами, влияние типа связи на свойства материалов.
- •2. Поляризация диэлектриков, виды поляризации, механизмы поляризации. Влияние внешних условий на поляризацию диэлектриков.
- •Билет №37
- •1. Принципы выбора материалов для разрывных контактов.
- •2. Природа ферромагнетизма.
- •Билет №38
- •1. Принципы выбора материалов для скользящих контактов.
- •2. Природа высокой магнитной проницаемости аморфных ферромагнетиков.
- •Билет №39
- •1. Принципы выбора материалов для зажимных контактов.
- •2.Влияние температуры на диэлектрическую проницаемость диэлектриков с ионной связью.
- •Билет №40
- •1. Точечные дефекты кристаллической решетки. Влияние точечных дефектов не свойства материалов.
- •2. Влияние частоты электрического поля на тангенс угла потерь полярных и неполярных диэлектриков
- •1. Влияние частоты электрического поля на тангенс угла потерь неполярных диэлектриков.
- •2. Влияние частоты электрического поля на тангенс угла диэлектрических потерь для полярных диэлектриков
2. Электрохимический пробой диэлектриков.
Данный вид пробоя обусловлен тем, что при длительном нахождении в электрическом поле происходит изменение химического состава диэлектрика. Чем выше напряженность электри-ческого поля, тем сильнее возбуждаются молекулы диэлектрика и время, необходимое для выхода мате-риала диэлектрика из строя снижается. В то же вре-мя химически инертные диэлектрики имеют больше время работы. Зависимость времени безопасной службы материала диэлектрика от времени принято называть «кривой жизни» диэлектрика (рис.45).
Как видно из приведенного рисунка, стабиль-ность фторопласта (кривая б) заметно выше, чем стабильность полиэтилена (кривая а). Это связано с тем, что энергия связи фтора с углеродом (450 кДж/моль) заметно выше энергии связи водорода с углеродом (290 кДж/моль). Поэтому для разрушения молекулы фторопласта нужны большие флуктуации энергии его устойчивость выше.
Билет №13
1. Металлические материалы высокой электропроводности.
К материалам высокой электропроводности предъявляются следующие требования:
Высокая электропроводность
Высокая механическая прочность
Технологичность - то есть способность к сварке, пайке, высокая пластичность.
Высокая коррозионная стойкость.
Низкая стоимость.
Одной из важнейших характеристик проводниковых материалов является их электропроводность ():
=nq (4.1)
где: n - концентрация носителей заряда, q - величина заряда, - подвижность носителей заряда.
Очевидно, что высокой электропроводностью будут обладать чистые непереходные металлы с ГЦК решеткой (Ag, Cu, Al, Au).
Высокой механической прочностью будут обладать металлы с низкой энергией дефекта упаковки или сплавы металлов. Однако в случае образования твердого раствора помимо роста прочности увеличивается и удельное электросопротивление. Поэтому для материалов высокой электропроводности используют лишь такое легирование, когда компоненты не растворяются друг в друге.
Что касается технологичности, то у всех металлов с ГЦК решеткой высокая пластичность, следовательно, из них легко получаются изделия методами обработки давлением. Поэтому проблема технологичности сводится в легкости пайки и сварки.
2. Сегнетоэлектрики. Природа высокой диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрических материалов
В сегнетоэле-ах в опред-ом диапазоне темпер-р наблюдается спонтанная или самопроизвольная поляр-ия. Название эта группа диэлек-ов получла по предложению И.В. Курчатова от сегнетовой соли, в кристалах кот. впервые была обнаружена спонтаная поляр-ия. Поскольку свойства сегнетоэл-ов во многом аналогичны св-вам ферромагн-ов, за рубежом их часто называют ферроэлектриками. В 1944 г. наш соотечественник Б. М. Вул открыл новый сегнетоэлектрик - титанат бария BaTiO3
Рассмотрим природу спонтанной поляриз-ии в таких материалах на примере титаната бария. Элементарную ячейку кристал-ой реш-ки этого материала можно представить следующим образом. В вершинах куба находятся ионы бария, по центрам граней куба находятся ионы кислорода, а в центре куба находится ион титана
Поскольку м/у атомами титана, кислорода и бария осуществляется ионная связь кристаллическая решетка данного соединения упакована неплотно. Следовательно, ион титана может смещаться относительно центра элементарной ячейки. При смещении иона титана к какому либо иону (или группе ионов) кислорода, кулоновские силы удерживают ион титана в этом положении, и элементарная ячейка становится поляризованной. Поляризация одной элементарной ячейки приводит к появлению диполя, электрическое поле которого поляризует соседние элементарные ячейки. Таким образом, кристалл самопроизвольно (спонтанно) поляризуется. Повышение температуры приводит к активизации колебаний иона титана, и при равенстве энергии теплового движения этого иона с энергией электростатического взаимодействия с ионами кислорода элементарные ячейки кристалла деполяризуется. В итоге кристалл переходит из сегнетоэлектрического в параэлектрическое состояние. Температуру перехода принято называть темпе-ратурой Кюри.
Важно отметить, что при температурах, меньших температуры Кюри, в отсутствии внешнего поля достаточно большие кристаллы сегнетоэлектриков не обладают электрическим моментом. Это обусловлено тем, что в случае, ко-гда все дипольные моменты элементарных ячеек кристалла ориентированы одинаково, вокруг кристалла появляется электрическое поле. Потенциальная энергия такого кристалла резко возрастает. Для снижения потенциальной энергии кристалл разбивается на области (домены), в пределах которых ди-польные моменты элементарных ячеек параллельны, но суммарные электриче-ские моменты соседних доменов антипараллельны или перпендикулярны. Та-ким образом, суммарный электрический момент кристалла равен нулю.
При помещении сегнетоэлектрика в электрическое поле суммарные моменты диполей ориентируются по полю и поляризация сегнетоэлектрика возрастает.
Рост поляризации приводит к росту отношения Р/Е, а следовательно, к росту диэлектрической проницаемости. Однако по мере роста напряженности поля прирост поляризации снижается, падает отношение P/E, и поэтому зависимость диэлектрической проницаемости от напряженности поля имеет куполообразный вид. У сегнетоэлектриков максимальные значения диэлектрической проницаемости достигают сотен тысяч единиц, соответственно, габариты конденсаторов из таких материалов могут быть весьма малыми.
Существенное влияние на диэлектрическую проницаемость оказывает температура. При повышении температуры кинетическая энергия ангармонических колебаний ионов возрастает, и электростатическая связь между ионами ослабевает. Внешнему полю легче перебросить ионы из одного положения в другое, соответственно, поляризация и диэлектрическая проницаемость возрастают. Максимум диэлектрической проницаемости наблюдается при температуре Кюри.