Вход

«Материаловедение.»-вариани 19

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Контрольная работа*
Код 299247
Дата создания 16 февраля 2014
Страниц 13
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 29 марта в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
1 550руб.
КУПИТЬ

Описание

К.Р. состоит из 5 задач. ...

Содержание

1

Введение

Образец диэлектрика прямоугольной формы длиной a=600мм, шириной b=500мм и толщиной h=2,2мм имеет следующие параметры: относительную диэлектрическую проницаемость , удельное объемное сопротивление , удельное поверхностное сопротивление , тангенс угла диэлектрических потерь при температуре 20°С . К верхней и нижней граням образца прикладывается напряжение .










1. Нарисовать схему размещения электродов на поверхности образца диэлектрика.
2. Определить сквозной ток утечки, мощность потерь и удельные диэлектрические потери при приложении к образцу диэлектрика постоянного напряжения.
3. Определить мощность потерь и удельные диэлектрические потери при приложении к образцу диэлектрика переменного напряжения с частотами , , и температуре 20°С.

Решение.
....................

Фрагмент работы для ознакомления

Плотность манганина 8,4 Мг/м.
Задача № 4
Даны два различных п/проводниковых материала углерод(алмаз) и гемиоксид меди:
1. Указать свойства заданных проводниковых материалов, области их применения.
2. Привести основные параметры проводников, пояснить их физический смысл и указать численные значения параметров этих материалов.
Большая группа веществ с электронной электропроводностью, удельное сопротивление которых при нормальной температуре лежит между удельными сопротивлениями проводников и диэлектриков, может быть отнесена к полупроводникам. Управляемость электропроводностью полупроводников посред­ством температуры, света, электрического поля, механических усилий положена в основу принципа действия соответственно терморезисторов (термисторов), фоторезисторов, нелинейных резис­торов (варисторов), тензорезисторов, и т. д.
Наличие у полупроводников двух типов электропроводно­сти - электронной (n) и электронно-дырочной (p) позволяет получить полупроводниковые изделия с p-n переходом. Сюда относятся различные типы как мощных, так и маломощных выпря­мителей, усилителей и генераторов. Полупроводниковые системы могут быть с успехом использованы для преобразования различных видов энергии в энергию электрического тока с такими значениями коэффициента преобразования, которые делают полупроводниковые преобразователи сравнимыми с существующими преобразователями других типов, а иногда и превосходящими их. Примерами полу­проводниковых преобразователей могут служить солнечные бата­реи и термоэлектрические генераторы. При помощи полупроводников можно получить и охлаждение на несколько десятков градусов. В последние годы особое значение приобрело рекомбинационное свечение при низком напряжении постоянного тока электронно-дырочных переходов для создания сигнальных источников света и устройств вывода информации из счетно-вычислительных машин.
Полупроводники могут служить также нагревательными элемен­тами (силитовые стержни), с их помощью можно возбуждать катод­ное пятно в игнитронных выпрямителях (игнитронные поджигатели), измерять напряженность магнитного поля (преобразователи Холла), они могут быть индикаторами радиоактивных излучений и т. д.
Использующиеся в практике полупроводниковые материалы могут быть подразделены на простые полупроводники (элементы), полупроводниковые химические соединения и полупроводниковые комп­лексы (например, керамические полупроводники). В настоящее время изучаются также стеклообразные и жидкие полупроводники. Простых полупроводников существует около десятка. В современной технике особое значение приобре­ли кремний, германий и частично селен.
Изготовленные из полупроводниковых материалов приборы обладают рядом преимуществ, к ним относятся: 1) большой срок службы, 2) малые габариты и масса, 3) простота и надежность конструкции, большая механическая прочность (не боятся тряски и ударов), 4) отсутствие цепей накала при замене полупроводнико­выми приборами электронных ламп, потребление малой мощно­сти и малая инерционность, 5) экономичность при массовом про­изводстве.Дальнейшее развитие электроники твердого тела позволило перейти от дискретных полупроводниковых приборов к созданию и освоению производством узлов электронной аппаратуры и схем устройств и приборов в целом. Это прогрессивное направление техники получило название микроэлектроники. Научной задачей, решаемой с помощью микроэлектроники, является создание слож­нейших кибернетических систем для использования в народном хозяйстве, для освоения космоса, для исследований в области био­логии и медицины. Техническая задача микроэлектроники сводится к дальнейшему сокращению размеров и массы электронной аппара­туры, увеличению плотности монтажа при одновременном повышении ее долговечности и надежности. Осуществить это возможно только на основе резкого сокращения затрат мощности в электронных схемах на полупроводниковых элементах.
Алмаз существует в двух аллотропных формах – алмаз и графит. Графит по электрическим свойствам близок к проводникам, а чистые алмазы являются диэлектриками. Однако искусственные алмазы за счет вводимых примесей приобретают свойства полупроводников.
Для современного инженера алмаз больше, чем просто драгоценный камень, – это перспективный полупроводник с исключительными физическими, химическими и электрическими качествами. Но чтобы превратить алмаз в полупроводник реальный, его нужно слегка… испачкать, то есть путем добавления вкраплений изменить проводимость. Жак Шевалье и его коллеги из Лаборатории физики твердых веществ и кристаллогенеза (Франция) открыли, что с "правильным" загрязнением алмаз получает нужную проводимость уже при комнатной температуре.
До сих пор создание электронных приборов на основе алмаза было ограничено отсутствием подходящего донора электронов. Шевалье наблюдал высокую проводимость электронов в алмазном слое, усеянном бором, выращенным методом химического осаждения из паровой фазы при контакте с дейтериевой плазмой. Донором электронов в этом случае становился комплекс дейтерия и бора.
Помимо других замечательных свойств, алмаз химически инертен и биосовместим, что делает его интересным кандидатом для целого ряда применений, от биосенсоров до светоиспускающих приборов. Последнее открытие вкупе с достигнутым в последнее время прогрессом в выращивании высокочистого синтетического алмаза вселяет большие надежды относительно светлого (и будем надеяться, блестящего) будущего этого вещества.
Гемиоксид меди (Сu2О)- вещество малинового цвета, является полупроводниковым только р-типа. Гемиоксид меди кристаллизуется в кубической системе. Проводимость Сu2О в сильной степени зависит от инородных примесей, термической обработки и температуры. При прогреве на воздухе (в присутствии кислорода) проводимость Сu2О возрастает.
Из окисленных медных пластин, на поверхности которых образовался слой Сu2О, были получены первые типы полупроводниковых выпрямителей и фотоэлементов.
Плотность - 5,90 Мг/м
Тпл. - 1230 С
W - 0,34 эВ.
Задача № 5
В таблице даны два различных магнитных материала.
1. Дайте определение магнитного материала.
2. Приведите классификацию магнитных материалов.
З. Назовите основные параметры магнитных материалов и кратко поясните их физический смысл.
4. Опишите сами материалы, определите их место по приведенной классификации.
5. Приведите примерные числовые значения основных магнитных параметров заданных материалов.
6. Назовите основные области использования данных материалов.
7. Рассчитайте и постройте зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля (для магнитно-мягкого материала), магнитной индукции от магнитной энергии (для магнитно-твердого материала).
В таблице даны два различных магнитных материала и числовые значения индукции и напряженности.
Наименование магнитно-мягкого
материала
Параметры
Значения H,кА/м;В,Т
Электротехническая
сталь Э44
Н
0,1;0,3;0,5;1;2;2,5
В
0,65;1,07;1,21;1,3;1,41;1,44
Наименование магнитно-твердого
материала
Параметры
Значения H,кА/м;В,Т
Металлокерамический (на основе сплава магнико)
Н
0;10;20;30;40;50
В
1,0;0,99;0,95;0,87;
0,70;0
1. Магнитные материалы
Материалы, обладающие магнитными свойствами, называются магнитными материалами. К магнитным материалам относятся железо (основной магнитный материал), кобальт и никель в технически чистом виде и многочисленные сплавы на их основе.
2. В радиоэлектронике применяются различные ферромагнитные материалы. Они подразделяются на магнитно-твердые и магнитно-мягкие материалы.
Магнитно-твердые материалы предназначены для изготовления постоянных магнитов измерительных приборов, громкоговорителей, телефонов и т. д. Магнитно-твердые материалы характеризуются большой коэрцитивной силой.
Магнитно-мягкие материалы (например, пермаллой) применяются для работы в переменных магнитных полях. Чтобы потери на перемагничивание были малыми, материал должен обладать малой коэрцитивной силой (узкой петлей гистерезиса), а чтобы были малы потери на вихревые токи, материал должен иметь большое электрическое сопротивление. Из магнитно-мягких материалов в большинстве случаев изготовляют сердечники катушек индуктивности. Поэтому эти материалы должны обладать высокой магнитной проницаемостью, чтобы даже при малой напряженности магнитного поля получалась большая магнитная индукция в сердечнике.
Диамагнетики – вещества с маленькой проницаемостью  <1, значение которой не зависит от напряженности внешнего магнитного поля (медь, цинк, водород, инертные газы).
Парамагнетики – вещества  > 1, значение которой тоже не зависит от напряженности внешнего магнитного поля (кислород, оксид азота, соли железа, кобальта, алюминий, платина).
Ферромагнитными называют вещества, магнитная проницаемость которых во много раз больше единицы (в несколько тысяч раз). К ним относятся технически чистое железо, никель, кобальт, железо-хромистые и железоникелевые сплавы, углеродистые, хромистые и другие стали и т. д.
Ферритами называются магнитные материалы керамического (неметаллического) типа, полученные из окислов железа и окислов некоторых других металлов (никеля, цинка и пр.). Получают ферриты в результате спекания порошков различных окислов при температуре 1100— 1300° С.
Ферриты имеют удельное сопротивление порядка 1012 ом . мм 2/м, относительно большую магнитную проницаемость, узкую и крутую петлю гистерезиса и малое время перемагничивания. Обрабатываются только шлифованием.
3. При повышении температуры ферромагнитные свойства ухудшаются и могут исчезнуть.
При намагничивании материала магнитная индукция В (измеряется в тесла — Тл) при увеличении напряженности намагничивающего поля вначале быстро возрастает, а затем это возрастание замедляется и при каком-то значении напряженности магнитного поля рост намагниченности прекращается. Это явление называется магнитным насыщением для данного материала (В — магнитная индукция насыщения).
Ферромагнитные материалы после прекращения их намагничивания остаются намагниченными в течение долгого времени. Способность материалов сохранять магнитные свойства после того, как намагничивающее их поле исчезает, называется остаточным магнетизмом или остаточной магнитной индукцией..
При намагничивании и размагничивании материала магнитная индукция с изменением намагничивающего поля изменяется неодинаково. Это явление называется гистерезисом. Гистерезис особенно проявляется, если материал обладает большим остаточным магнетизмом (например, твердая сталь). для уничтожения остаточного магнетизма (размагничивания) требуется затрата энергии.
Коэрцитивной силой Н с. называется величина напряженности магнитного поля, необходимая для размагничивания (чтобы индукция стала равной нулю).
Магнитной проницаемостью называется величина, характеризующая магнитные свойства среды, в которой действует магнитное поле, и измеряется в гн/м. Для оценки свойств магнитных материалов обычно пользуются относительной магнитной проницаемостью.
Относительная магнитная проницаемость — это величина, показывающая, во сколько раз магнитная индукция в каком-либо веществе больше,чем магнитная индукция в вакууме (r,. размерности не имеет).
Магнитная проницаемость вакуума обозначается –  0 , начальная магнитная проницаемость —  н максимальная магнитная проницаемость — м
Магнитную проницаемость любой среды можно определить, умножив ее относительную магнитную проницаемость на магнитную проницаемость вакуума:
= r  0
Электротехническая сталь является магнитолегким материалом массового потребления. Введением в состав этой стали, кремния достигается повышение удельного сопротивления, что вызывает снижение потерь на вихревые токи. Кроме того. Наличие в стали кремния способствует выделению углерода в виде графита, а также почти полному раскислению стали. Это приводит к увеличению  Н .уменьшению  С и снижению потерь на гистерезис.
4. Магнитно-мягкие материалы, обладая высокой магнитной про­ницаемостью, небольшой коэрцитивной силой и малыми потерями на гистерезис, используются в качестве сердечников трансформа­торов, электромагнитов, в измерительных приборах и в ряде других случаев, где необходимо при наименьшей затрате энергии достиг­нуть наибольшей индукции. К магнитно-мягким материалам относятся – железо (низкоуглеродистая сталь), листовая электротехническая сталь, пермаллои и альсиферы. Для уменьшения потерь на вихревые токи в трансформаторах используют магнитно-мягкие материалы с повышенным удельным электрическим сопротивлением, обычно применяя магнитопроводы, собранные из отдельных изолированных друг от друга тонких листов.
Листовая электротехническая сталь является основным магнит­но-мягким материалом массового потребления. Введением в состав этой стали кремния достигается повышение удельного сопротивле­ния, что дает снижение потерь на вихревые токи. Кроме того, присутствие в стали кремния способствует выделению углерода в виде графита, а также почти полному раскислению стали. Это дает увеличение начальной магнитной проницаемости , уменьшение коэрцитивной силы и снижение потерь на гистерезис. Вместе с тем кремний неблагоприятно влияет на механические свойства железа, увеличивая его хрупкость и затрудняя прокатку в листы и штамповку. При содержании кремния до 4% сталь обладает еще достаточно хорошими механическими свойствами, но при содержании кремния выше 5% она становится очень хрупкой. Путем комбинированной горячей и холодной прокатки кремнистой стали и особой термической обработки можно изготовить текстурованную сталь крупнокристаллического строения, причем кри­сталлы оказываются ориентированными таким образом, что ось их легкого намагничивания совпадает с направлением прокатки. Магнитные свойства такой стали в направлении прокатки значи­тельно выше, чем стали, не подвергавшейся подобной обработке. Листовая электротехническая сталь марки Э44. Первая цифра указывает ориентировочное содержание кремния в процентах; при увеличении содержания кремния снижается плотность стали и возрастает ее удельное сопротивление. Вторая цифра характеризует сталь по ее электрическим и магнитным свойствам. Цифра 4 говорит, что для этой стали нормируются потери при перемагни­чивании на частоте 400 Гц и магнитная индукция в полях средней напряженности.
Степень легирования стали кремнием
Содержание кремния, %
Плотность, Мг/м3
Удельное сопротивление, мкОм*м
Высоколегированная
3,8-4,8
7,55
0,60
Высоко легированная сталь находит применение главным образом для сердечников трансформаторов. Применение этой стали в силовых трансформаторах позволяет уменьшить массу и габаритные размеры на 20 – 25%, а в радиотрансформаторах – на 40%.
К характеристикам электротехнической стали относятся:
1) магнитная индукция В с числовым индексом, который опре­деляет соответствующую напряженность магнитного поля (кА/м);
2) суммарные удельные потери мощности в ваттах на килограмм стали (отдельные листы стали изолированы друг от друга), нахо­дящейся в переменном магнитном поле, обозначаемые буквой Р с индексом в виде дроби, числитель которой представляет собой амплитудное значение магнитной индукции в теслах, а знамена­тель - частоту в герцах.
Марка стали
Толщина стали, мм
В0,5 – В2,5, Т, не менее
Р0,75/400 – Р1/400, Вт/кг, не более
Э44
0,1 –0,35
1,19
6 - 19

График зависимости магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля (для магнитно-мягкого материала).
Н , кА/м
0,1
0,3

Список литературы

1. Богородицкий Н.П; Пасынков В.В; Тареев Б.М. Электротехнические материалы – Л : Энергоатомиздат 1985
2. Гусев В.Г; Гусев Ю.М. Электроника: Учебное пособие для приборостроительных специальностей вузов – 2-е издание, переработанное и дополненное – Москва: Высшая школа, 1991

Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00491
© Рефератбанк, 2002 - 2024