Методические указания и задания для выполнения контрольной работы по дисциплине Электро icon

Методические указания и задания для выполнения контрольной работы по дисциплине Электро


1 чел. помогло.
Смотрите также:
Задания и методические указания для выполнения контрольной работы по дисциплине...
Рабочая программа, методические указания по выполнению курсовой работы, темы курсовых работ...
Методические указания и контрольные задания по дисциплине: «Электротехника и электроника»...
Методические указания и контрольные задания по дисциплине: «Электротехника и электроника»...
Методические указания по изучению дисциплины и задания для выполнения...
Методические указания и задания для выполнения домашней контрольной работы №1 по дисциплине...
Методические указания и задания для выполнения курсовой работы по дисциплине «Аудит»...
Методические указания по выполнению контрольной работы Для выполнения контрольной работы...
Методические указания и задания для выполнения домашней контрольной работы №1 и №2 по дисциплине...
Контрольная работа по дисциплине: «химические методы исследования свойств сырья и продукции»...
Методические указания для выполнения контрольной работы №2 Для выполнения данной контрольной...
Методические указания и задания для выполнения домашней контрольной работы по дисциплине...



Загрузка...
скачать


Учреждение образования

«Гомельский государственный политехнический техникум»

Заочное отделение


СОГЛАСОВАНО

УТВЕРЖДАЮ

Зав. заочным отделением

Директор УО ГГПТ

УО ГГПТ





___________С. Г. Бондаренко

____________А. А. Савицкий

«____» _________ 2005

«____»___________2005



Методические указания И ЗАДАНИЯ

^ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ


по дисциплине


Электротехнические

материалы


(издание второе, переработанное)


Специальность: 2-36 03 31

«Монтаж и эксплуатация электрооборудования»

Группа: ЗМЭ-31С


Составил преподаватель УО ГГПТ

Никулин С.А.


Рассмотрены и одобрены

На заседании цикловой комиссии

Протокол №___________от_________________

________________________________________


Программой предмета «Электротехнические материалы» предусматривается изучение учащимися свойств, областей применения, способов получения конструкционных и электротехнических материалов, применяемых в электротехнических устройствах.

Изучение предмета основывается на знаниях, полученных учащимися по общеобразовательным предметам и теоретическим основам электротехники. В свою очередь он является базой для изучения специальных предметов «Электрические измерения», «Основы промышленной электроники», «Основы автоматики и микропроцессорной техники», «Электрические машины» и других профилирующих предметов.

Для закрепления теоретических знаний программой предусматривается выполнение учащимися лабораторных работ.

В результате изучения предмета учащиеся

^ ДОЛЖНЫ ЗНАТЬ:

  • Механические, электрические, тепловые и физико-химические характеристики конструкционных и электротехнических материалов;

  • Физико-химические процессы, определяющие основные свойства материалов;

  • Строение конструкционных и электротехнических материалов;

  • Способы получения конструкционных и электротехнических материалов;

  • Области применения конструкционных и электротехнических материалов, перспективы их развития;

^ ДОЛЖНЫ УМЕТЬ:

  • Выбирать конструкционные и электротехнические материалы в соответствии с условиями применения;

  • Пользоваться контрольно-измерительными приборами, материалами, инструментами при выполнении работ с учетом требований безопасности труда;

  • Определять свойства и характерные особенности материалов.

  • Пользоваться каталогами, справочной литературой, первоисточниками.



^ ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТ

Современный научно-технический прогресс неразрывно связан с раз­работкой и освоением новых материалов. Именно материалы стали ключевым звеном, определяющим успех многих инженерных решений при создании электротехнического оборудования и электронной аппаратуры. Поэтому изучению материалов отводится значительное место.

Практика постоянно предъявляет все более жесткие и разнообраз­ные требования к свойствам и сочетанию свойств у материалов. Соот­ветственно растет количество и номенклатура материалов. В настоящее время число наименований материалов, применяемых в электротехнике для различных целей, составляет несколько тысяч.

Материалы, используемые в электронной технике, подразделяют на электротехнические, конструкционные и специального назначения.

Электротехническими называют материалы, характери­зуемые определенными свойствами по отношению к электромагнитному полю и применяемые в технике с учетом этих свойств.

Практически, различные материалы подвергаются воздействиям как отдельно электрических или магнитных полей, так и их совокупности. По поведению в магнитном поле электротехнические материалы подразделяют на сильномагнитные (магнетики) и слабомагнитные. Первые нашли особенно широкое применение в технике благодаря их магнитным свойствам.

По поведению в электрическом поле материалы подразделяют на проводниковые, полупроводниковые и диэлектрические.

Большинство электротехнических материалов можно отнести к слабомагнитным или практически немагнитным. Однако и среди маг­нетиков следует различать проводящие, полупроводящие и практичес­ки непроводящие, что определяет частотный диапазон их применения.

Проводниковыми называют материалы, основным электрическим свойством которых является сильно выраженная электропроводность. Их применение в технике обусловлено в основном этим свойством, определяющим высокую удельную электрическую проводимость при нормальной температуре.

Полупроводниковыми называют материалы, являющиеся по удель­ной проводимости промежуточными между проводниковыми и диэлект­рическими материалами и отличи­тельным свойством которых яв­ляется сильная зависимость удель­ной проводимости от концентрации и вида примесей или различных де­фектов, а также в большинстве слу­чаев от внешних энергетических воздействий (температуры, осве­щенности и т. п.).

Диэлектрическими называют материалы, основным электриче­ским свойством которых является способность к поляризации и в которых возможно существование электростатического поля. Реаль­ный диэлектрик тем более приближается к идеальному, чем меньше его удельная проводи­мость и чем слабее у него выраже­ны замедленные механизмы поляризации, связанные с рассеиванием электрической энергии и выделением теплоты.

При применении диэлектриков - одного из наиболее обширных классов электротехнических материалов - довольно четко определи­лась необходимость использования как пассивных, так и активных свойств этих материалов.

Пассивные свойства диэлектрических материалов используются, когда их применяют в качестве электроизоляционных материалов и диэлектриков конденсаторов обычных типов. Электроизоляционными материалами называют диэлектрики, которые не допускают утечки электрических зарядов, т. е. с их помощью отделяют электрические цепи друг от друга или токоведущие части устройств, приборов и аппаратов от проводящих, но не токоведущих частей (от корпуса, от земли). В этих случаях диэлектрическая проницаемость материала не играет особой роли или она должна быть возможно меньшей, чтобы не вносить в схемы паразитных емкостей. Если материал используется в качестве диэлектрика конденсатора определенной емкости и наимень­ших размеров, то при прочих равных условиях желательно, чтобы этот материал имел большую диэлектрическую проницаемость.

Активными (управляемыми) диэлектриками являются сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электролюминофоры, ма­териалы для излучателей и затворов в лазерной технике, электреты и др.

вые материалыры металлов и сплавов.

ие рисунки, графики, диаграммы;Условно к проводникам относят материалы с удельным электри­ческим сопротивлением ρ < 10-5 Ом·м, а к диэлектрикам — материа­лы, у которых ρ > 108 Ом·м. При этом надо заметить, что удельное сопротивление хороших проводников может составлять всего 10-8 Ом·м, а у лучших диэлектриков превосходить 1016 Ом·м.

Удельное сопротив­ление полупроводников в зависимости от строения и состава материа­лов, а также от условий их эксплуатации может изменяться в пределах 10-5 - 108 Ом·м.

Хорошими проводниками электрического тока яв­ляются металлы. Из 105 химических элементов лишь двадцать пять являются неметаллами, причем двенадцать элементов могут проявлять полупроводниковые свойства.

Но кроме элементарных веществ сущест­вуют тысячи химических соединений, сплавов или композиций со свойствами проводников, полупроводников или диэлектриков. Четкую границу между значениями удельного сопротивления различных клас­сов материалов провести достаточно сложно. Например, многие полу­проводники при низких температурах ведут себя подобно диэлектри­кам. В то же время диэлектрики при сильном нагревании могут прояв­лять свойства полупроводников. Качественное различие состоит в том, что для металлов проводящее состояние является основным, а для полу­проводников и диэлектриков - возбужденным.

Для понимания электрических, магнитных и механических свойств материалов, а также причин старения нужны знания их химического и фазового состава, атомной структуры и структурных дефектов.

Совокупность научно-технических знаний о физико-химической природе, методах исследования и изготовления различных материалов составляет основу материаловедения, ведущая роль которого в настоя­щее время широко признана во многих областях техники и промышлен­ности. Успехи материаловедения позволили перейти от использования уже известных к целенаправленному созданию новых материалов с заранее заданными свойствами.


При изучение разделов, посвященных различным клас­сам материалов, необходимо придерживаться схемы, включающей рас­крытие физической сущности явлений и процессов, происходящих в материалах при их взаимодействии с электромагнитным полем, анализ свойств материалов в различных условиях их эксплуатации, а также наиболее важные области применения в при­борах и устройствах электротехники.


Мне бы хотелось подчеркнуть, что материаловедение заключается не в запоминании материалов и их характеристик, это можно сделать, пользуясь справочниками, но в первую очередь, в понимании процессов, происходящих в материалах под действием тех либо иных факторов при использовании материалов в электротехнике.

профессор, д.ф.м.н. Коробейников С.М.


^ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ


Целью выполнения учащимися контрольной работы является:

  • закрепление полученных знаний по основным разделам, посвященным различным клас­сам электротехнических материалов;

  • проверка умения учащихся самостоятельно решать поставленные задачи;

  • выработка умения использования технической и справочной литературы.


Контрольная работа включает в себя:

    1. четыре теоретических заданий, предусматривающих изучение характеристик, свойств, параметров, способов получения и областей применения основных классов материалов (конструкционных, проводниковых, диэлектрических, полупроводниковых, магнитных);

    2. практический вопрос;

    3. задачу.


При выполнении контрольной работы необходимо соблюдать следующие требования:

  • контрольная работа выполняется в тетради объёмом 12 листов; не желательно превышение объёма контрольной работы свыше 12 листов;

  • в тетради необходимо оставить поля и место в конце для рецензии проверяющего;

  • каждому ответу контрольной работы предшествует задание (вопрос), причём выполнение заданий может производиться в произвольном порядке;

  • ответ должен полностью, всесторонне и конкретно раскрывать задание; при необходимости должны приводиться поясняющие рисунки, графики, диаграммы и т.п.;

  • при решении задачи необходимо приводить формулу, а затем вычисления в развёрнутом виде, с указанием размерности получаемых величин;

  • в конце работы обязательно должен быть приведён список используемой литературы;

  • оформление контрольной работы должно быть аккуратным и в соответствии с требованиями ЕСКД.

  • контрольная работа сдаётся не позднее, чем за две недели перед началом сессии или в соответствии с графиком.


^ СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Богородицкий Н.Н., Пасынков В.В., Тареев Б.М.

Электротехнические материалы - Л., 1985


  1. Бородулин В.А., Воробьев А.С., Попов С.Я.

Конструкционные и электротехнические материалы

Москва, 1990


  1. Гелин Ф.Д. Крупицкий Э.И. Позняк И.П.

Материаловедение - Минск, «Высшая школа», 1977


  1. Никулин Н.В.

Электроматериаловедение – Москва, 1984


  1. Пасынков В.В., Сорокин В.С.

Материалы электронной техники – Москва, 1986


^ ИНТЕРНЕТ - ИСТОЧНИКИ


1. Сайт Гомельского государственного политехнического техникума

web - http://www.ggpt.gomel.by


2. Электронная библиотека

web - http://www.sergiolibrary.narod.ru


3. Учебно-методический пакет по курсу "Электротехнические материалы" включающий в себя 15 лекций, тренировочные тесты, вопросы к зачету и список обязательной и дополнительной литературы

  web - http://sermir.narod.ru/train.htm


4. Электронный конспект лекций по курсу материаловедение

web - http://www.ispu.ru/library/lessons/tretjakova


Вариант контрольной работы определяет

номер учащегося по списку в учебном журнале


^ ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ


ЗАДАНИЕ 1

Задание предусматривает детальное раскрытие одной из тем (в соответствии с вариантом) по разделу

«Основы металловедения»

  1. Физические и химические свойства металлов.

  2. Механические и технологические свойства металлов.

  3. Чёрные и цветные металлы. Основные группы цветных металлов. Области применения.

  4. Классификация электротехнических материалов.

  5. Понятие о коррозии металлов. Виды коррозии: химическая и электрохимическая. Способы борьбы с коррозией.

  6. Основные виды термической обработки стали. Отпуск, отжиг и нормализация.

  7. Сплавы железа. Деление железоуглеродистых сплавов на стали и чугуны. Структурные составляющие железоуглеродистых сплавов и их свойства.

  8. Обзор способов получения чугуна.

  9. Кристаллическое строение металлов. Характерные свойства металлов. Виды кристаллических решеток, дефекты их строения.

  10. Обзор способов получения стали.

  11. Классификация сталей. Маркировка сталей.

  12. Химико-термическая обработка стали: цементирование, азотирование, цианирование, диффузионная металлизация.

  13. Углеродистые и легированные стали. Их назначение и применение.

  14. Электротехнические стали. Области применения.

  15. Понятие сплава. Классификация сплавов, их свойства.

  16. Чугуны, их свойства и область применения. Маркировка чугунов.

  17. Твердые сплавы, их свойства и применение.

  18. Основные виды термической обработки стали. Закалка стали. Сведения о поверхностной закалке стали.

  19. Основные виды термической обработки стали. Отпуск, отжиг и нормализация.

  20. Химико-термическая обработка стали: цементирование, азотирование, цианирование, диффузионная металлизация.

  21. Понятие о коррозии металлов. Виды коррозии: химическая и электрохимическая. Способы борьбы с коррозией.

  22. Чёрные и цветные металлы. Основные группы цветных металлов. Области применения.

  23. Классификация электротехнических материалов.

  24. Влияние примесей на качество сталей

  25. Физические и химические свойства металлов.

  26. Механические и технологические свойства металлов.

  27. Понятие сплава. Классификация сплавов, их свойства.

  28. Кристаллическое строение металлов. Характерные свойства металлов. Виды кристаллических решеток, дефекты их строения.

  29. Электротехнические стали. Области применения.

  30. Понятие о диаграмме состояния сплавов. Примеры диаграмм состояний. Связь между структурой сплава и его механическими, физическими и технологическими свойствами.



ЗАДАНИЕ 2

Задание предусматривает детальное раскрытие одной из тем (в соответствии с вариантом) по разделу

«Проводниковые материалы»

  1. Материалы, применяемые для контактов.

  2. Медь, её основные свойства и применение в электротехнике.

  3. Силовые кабели. Классификация силовых кабелей по числу жил, роду оболочки, роду изоляции, конструкции защитной оболочки и назначению.

  4. Алюминий, его свойства и применение в электротехнике.

  5. Установочные и монтажные провода.

  6. Тугоплавкие металлы, их свойства и применение в электротехнике.

  7. Классификация проводниковых материалов.

  8. Сверхпроводники и криопроводники.

  9. Припои и флюсы.

  10. Физическая природа электропроводности металлов.

  11. Общие требования к материалам высокого сопротивления, их классификация. Свойства и применение нихрома.

  12. Свойства и применение манганина и константана.

  13. Контактные явления. Сплавы для термопреобразователей.

  14. Неметаллические проводниковые материалы. Свойства и применение графита, как проводникового материала.

  15. Композиционные проводниковые материалы. Проводящие материалы на основе оксидов.

  16. Обмоточные провода, их виды.

  17. Материалы проводов для воздушных линий электропередач.

  18. Температурная зависимость удельного сопротивления металлических проводников. Влияние примесей и дефектов на удельное сопротивление металлических проводников.

  19. Сверхпроводники и криопроводники.

  20. Общая характеристика материалов высокой проводимости.

  21. Благородные металлы и их применение в электротехнике.

  22. Маркировка проводов и кабелей.

  23. Материалы, применяемые для контактов.

  24. Медь, её свойства и применение в электротехнике.

  25. Алюминий, его свойства и применение в электротехнике.

  26. Общие требования к материалам высокого сопротивления, их классификация. Свойства и применение нихрома.

  27. Обмоточные провода, их виды.

  28. Установочные и монтажные провода.

  29. Физическая природа электропроводности металлов.

  30. Контрольные кабели и их маркировка. Специальные кабели, их классификация.



ЗАДАНИЕ 3

Задание предусматривает детальное раскрытие одной из тем (в соответствии с вариантом) по разделу

«Диэлектрики»

  1. Поляризация диэлектриков. Понятие диэлектрической проницаемости (ε) как численной оценки процесса поляризации.

  2. Проводимость (сопротивление) диэлектриков. Понятие удельного объемного (v) и удельного поверхностного (s) сопротивления. Зависимость v и s от внешних факторов, структуры и параметров диэлектриков.

  3. Потери в диэлектриках. Понятие тангенса угла (tg  ) диэлектрических потерь. Численное определение потерь в диэлектрике, зависимость потерь от напряжения и частоты.

  4. Понятие электрического пробоя и электрической прочности, единицы измерения электрической прочности (Е).

  5. Виды пробоя. Механизм развития пробоя.

  6. Роль газообразных диэлектриков в электротехнических установках. Основные электрические характеристики газов. Вольт-амперная характеристика газообразных диэлектриков.

  7. Пробой газов в однородном и неоднородном поле. Типы электродов, создающие однородные и неоднородные поля. «Корона» при постоянном и переменном напряжении.

  8. Применение газообразных диэлектриков (воздух, азот, водород, элегаз, фреон, инертные газы, вакуум) в электрических устройствах.

  9. Электропроводность жидких диэлектриков. Пробой жидких диэлектриков.

  10. Применение жидких диэлектриков. Нефтяные масла. Синтетические масла.

  11. Полимеры. Классификация полимеров. Основные свойства и области применения полимеров.

  12. Синтетические полимеры: полистирол, полиэтилен, полихлорвинил, фторопласты. Их основные свойства и применение.

  13. Поликонденсационные смолы: фенолформальдегидные, поликонденсационные, полиэфирные, эпоксидные. Их основные свойства и применение.

  14. Пластмассы. Состав пластмасс. Основные особенности пластмасс. Слоистые пластики и особенности их получения.

  15. Характерные свойства резины. Состав и получение резины. Влияние составляющих на электрические, механические и тепловые свойства. Применение резины в электротехнике.

  16. Понятие о лаках. Требования, предъявляемые к лакам. Состав и классификация лаков. Область применения лаков. Эмали, их состав и области применения.

  17. Понятие о компаундах. Классификация и назначение компаундов. Состав компаундов. Термопластичные компаунды. Эпоксидные компаунды. Применение компаундов в электронике.

  18. Виды волокнистых материалов, применяемых в электротехнике. Их достоинства и недостатки. Неорганические волокна: асбест, стекловолокно, их основные характеристики и применение.

  19. Слюда, ее основные свойства. Изоляционные материалы на основе слюды, их применение в электротехнике. Искусственная фторфлогопит, ее свойства, применение.

  20. Керамика, способы изготовления керамических изделий. Основные свойства керамических диэлектриков. Применение в электротехнике.

  21. Установочная керамика, конденсаторная керамика, стеатит. Свойства и области применения.

  22. Общая характеристика активных диэлектриков. Основные характеристики, область применения сегнетоэлектриков, пъезоэлектриков, пироэлектриков, электретов.

  23. Жидкие кристаллы. Явления в жидких кристаллах. Применение жидких кристаллов.

  24. Состав стекла, способ его получения, характеристики, применение в электротехнике.

  25. Тепловые характеристики диэлектриков: температура плавления, вспышки и размягчения материалов, теплостойкость, морозостойкость, температурные коэффициенты.

  26. Синтетические жидкие диэлектрики. Свойства и применение совола, совтола, гексола. Кремний и фторорганические соединения. Их применение, достоинства и недостатки.

  27. Зависимость электрической прочности диэлектриков от однородности поля, давления, температуры, толщины диэлектрика.

  28. Физико-химические характеристики диэлектриков: вязкость жидких диэлектриков, кислотное число, химическая стойкость, влагостойкость, радиационная стойкость, тропическая стойкость.

  29. Механические характеристики диэлектриков: прочность при растяжении, сжатии и изгибе, ударная вязкость, вибропрочность.

  30. Кремнийорганические смолы, их получение и применение.



ЗАДАНИЕ 4

Задание предусматривает детальное раскрытие одной из тем (в соответствии с вариантом) по разделам

«Полупроводниковые материалы», «Магнитные материалы»

  1. Кремний. Получение, свойства и применение.

  2. Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики.

  3. Собственные и примесные полупроводники. Основные и неосновные носители заряда.

  4. Явления намагничивания и перемагничивания. Понятие о потерях в стали.

  5. Оптические и фотоэлектрические явления в полупроводниках.

  6. Общая характеристика магнитных материалов. Основные свойства магнитных материалов.

  7. Термоэлектрические явления в полупроводниках.

  8. Классификация магнитомягких материалов. Требования к ним. Основные области применения.

  9. Гальваномагнитные эффекты в полупроводниках.

  10. Пермаллой, альсиферы. Свойства, применение.

  11. Получение и свойства p-n-перехода.

  12. Электротехнические кремнистые стали, свойства и применение. Электролитическое и технически чистое железо.

  13. Германий. Получение, свойства и применение.

  14. Магнитные ферриты. Их основные особенности и применение.

  15. Карбид кремния. Получение, свойства и применение.

  16. Характеристики магнитотвердых материалов, их классификация и применение в электротехнике. Требования к магнитотвердым материалам.

  17. Общая характеристика полупроводниковых материалов. Разновидности полупроводников и их основные свойства.

  18. Магнитотвердые ферриты. Их основные особенности и применение.

  19. Электропроводность полупроводников. Собственная электронная и дырочная электропроводность.

  20. Влияние температуры на магнитные свойства материалов.

  21. Процессы, протекающие при контакте между металлом и полупроводником. Применение перехода металл – полупроводник.

  22. Магнитные материалы с прямоугольной петлей гистерезиса. Их характеристики, свойства и применение.

  23. Селен. Получение, свойства и применение.

  24. Термомагнитные сплавы. Магнитострикционные материалы. Их свойства и применение.

  25. Органические, аморфные и магнитные полупроводники. Их особенности и применение.

  26. Общая характеристика магнитных материалов. Основные свойства магнитных материалов.

  27. Сложные полупроводниковые соединения.

  28. Классификация магнитомягких материалов. Требования к ним. Основные области применения.

  29. Общая характеристика полупроводниковых материалов. Разновидности полупроводников и их основные свойства.

  30. Явления намагничивания и перемагничивания. Понятие о потерях в стали.



ЗАДАНИЕ 5

Дайте ответ на следующие вопросы (в соответствии с вариантом)

  1. Почему чистое железо не находит применения в технике, а сталь и чугун являются основными материалами современной техники?

  2. Чем объясняется, что основным топливом, применяемым в доменной печи, является кокс? Какие ещё виды топлива используются при выплавки чугуна и стали? Какой массовый способ выплавки стали позволяет получить высококачественную сталь?

  3. Почему медь и алюминий являются основными проводниковыми материалами? Дайте их сравнительный анализ.

  4. Почему в электрических лампах нить накала делается из вольфрама, а в плавких электрических предохранителях используется обычно свинцовая проволочка?

  1. Какие физические принципы по­ложены в основу магнитной за­писи и воспроизведения инфор­мации? Какие материалы исполь­зуются для этих целей?

  2. В каких условиях возможно по­явление термо-Э.Д.С. в зам­кнутой цепи? Назовите основные механизмы, ответственные за воз­никновение термо-Э.Д.С. В каком случае возникновение термо-Э.Д.С. является вредным явлением?

  3. Какие преимущества кремния по сравнению с германием обусловливают его широкое при­менение при изготовлении планарных транзисторов и интег­ральных микросхем?

  4. Как изменится сопротивление резистора: а) при увеличении его длины в 2 раза; б) при уменьшении площади поперечного сечения провода в 3 раза; в) при одновременном увеличении длины в 4 раза, а диаметр провода в 2 раза?

  5. Почему сердечник трансформатора набирают из стальных изолированных пластин?

  6. Какие значения удельного сопротивления и температурного коэффициента следует выбирать у материала проводника, применяемого: а) для монтажных проводов; б) для спирали нагревательного прибора; в) для обмотки электродвигателя?

  7. Почему магниты не используют для перемещения металлических изделий при их термической обработке, например, извлечение нагретого изделия из печи?

  8. Какие диэлектрики называют активными? В чем различие тре­бований к активным и пассивным диэлектрикам?

  9. Каковы причины появления маг­нитных потерь при циклическом перемагничивании ферромагне­тиков? Какие способы уменьше­ния магнитных потерь Вам из­вестны?

  10. Зачем верхние концы громоотвода заостряют?

  11. Чем вызвано широкое применение пластмасс в технике? Каковы преимущества пластмасс по сравнению с металлами?

  12. В чём различие между термопластичными и термореактивными пластмассами? Можно ли бракованное изделие из пластмассы, полученной на основе фенолоформальдегидной смолы, подвергнуть повторной переработке?

  13. Назовите основные свойства полупроводниковых материалов. Работа каких полупроводниковых приборов основана на этих свойствах?

  14. Какие металлы и сплавы обладают ярко выраженными магнитными свойствами? Какие из них используются для изготовления магнитопроводов электрических аппаратов и машин?

  15. От каких факторов зависит величина электропроводности металлических проводников? Почему провода, подводящие ток к электрической плитке, разогреваются намного слабее спирали электроплитки?

  1. В чём отличие органических и неорганических диэлектриков по основным свойствам и электрическим параметрам?

  2. На чём основаны выпрямительные свойства p-n-перехода?

  3. В чем сходство и различие меж­ду ситаллом и стеклом? Для каких целей при­меняются ситаллы?

  4. Как с помощью эффекта Холла определить тип электропровод­ности полупроводника?

  5. Какие свойства меди обусловли­вают ее широкое применение в электронной технике?

  6. Какой из двух стержней, изготовленных из одной и той же стали, прочней и почему: имеющий мелкозернистую или крупнозернистую структуру?

  7. Какие полимеры используются в качестве высокочастотных ди­электриков и почему?

  8. Какими способами можно улучшить физико-механические свойства металлов и сплавов?

  9. Какие физические факторы обус­ловливают нарушения закона Ома в полупроводниках при воз­действии на них сильного элект­рического поля?

  10. Как влияют параметры диэлектриков (ε, , tg, Е) на массо-габаритные показатели электроаппаратуры?



ЗАДАНИЕ 6

Решите задачу (в соответствии с вариантом)

  1. Определите объёмный ток в диэлектрике плоского конденсатора при постоянном напряжении 1000 В, если площадь каждой его пластины 50 см2, расстояние между ними 0.4 см, а в качестве диэлектрика используется электрофарфор.

  2. Определите мощность рассеиваемую в диэлектрике плоского конденсатора при постоянном напряжении 500В, если площадь каждой его пластины 100 см2, а расстояние между ними 5 мм, а в качестве диэлектрика используется стеатит.

  3. Два отрезка проволоки длиной по 5 м имеют одинаковые электрическое сопротивление. На сколько отличается по весу отрезок алюминиевой проволоки от медной, если сечение последней 6 мм2?

  1. Длина вольфрамовой нити лампы накаливания равна одному метру, её сечение 0, 0025 мм2. Определите сопротивление нити в холодном (20°С) и накаленном (3000°С) состояниях.

  2. Нихромовая спираль электрической плитки должна иметь сопротивление при комнатной температуре 22 Ом. Сколько метров проволоки нужно взять для изготовления спирали, если площадь поперечного сечения проволоки 0,3 мм2.

  3. Определить длину провода диаметром d=0,5 мм для нагревательного элемента при включении его в сеть с напряжением U=220 В при токе потребления I=6,5 А; из: 1) нихрома; 2) константана; 3) фехраля.

  4. Определить сопротивление провода, имеющего длину l=150 м и диаметр d=0,2 мм, выполненного из: 1) константана; 2) нихрома; 3) стали.

  5. В качестве диэлектрика в конденсаторе применена пропитанная маслом конденсаторная бумага КОН-2 толщиной 10 мкм. Принимая запас прочности равный двукратному, определите рабочее напряжение конденсатора.

  6. При нормальных атмосферных условиях электрическая прочность газового промежутка составляет 40 кВ/см. Определите электрическую прочность этого же промежутка при температуре 100С и давлении 240 кПа.

  7. К входным зажимам двухпроводной линии при­ложено напряжение U=300 В. Сопротивление потреби­теля R=50 Ом, и он находится на расстоянии l=280 м от входных зажимов. Определить потерю напряжения в проводах и мощность нагрузки, если провода выполнены из меди сечением S=6 мм2.

  8. Определите мощность рассеиваемую в диэлектрике плоского конденсатора, если площадь каждой его пластины 100 см2, расстояние между ними 0.01 см , объёмный ток утечки 210-9 А, а в качестве диэлектрика взят стеатит.

  9. Сопротивление обмотки трансформатора до его включения в сеть при нормальной температуре было равно 2,0 Ом. Определить температуру нагрева его обмотки в процессе работы, если ее сопротивление увеличилось до 2,28 Ом. Обмотка выполнена из медного провода.

  10. Определите удельное поверхностное сопротивление в диэлектрике плоского конденсатора со сторонами пластины 1 см и 0.5 см толщиной диэлектрика 3 мм, если к нему приложено напряжение 1000В, а поверхностный ток утечки 210-10А.

  11. Найдите потери мощности в кабеле, имеющем ёмкость 10 пФ, если к нему приложено напряжение 300 В частотой 10 кГц, а тангенс угла потерь 410-4.

  12. Определить необходимую длину нихромового провода диаметром d=0,1 мм для изготовления паяльника мощностью Р=80 Вт на напряжение U =220 В.

  13. Определить толщину воздушного слоя конден­сатора емкостью С=0,001 мкФ и площадь его пластин, если его номинальное напряжение Uном=2 кВ должно быть в 2,5 раза меньше напряжения пробоя. Используя при тех же условиях в качестве диэлектрика стекло, оп­ределить его толщину и площадь пластин конденсатора.

  14. При нагревании сопротивление провода из: 1) стали; 2) фехраля; 3) вольфрама - изменилось на 5%. Определить, до какой температуры был нагрет каждый проводник.

  15. На двухпроводной линии из алюминиевого про­вода сечением S=4 мм2 и длиной l=500 м произошло короткое замыкание. Для определения места аварии к вход­ным зажимам подсоединен мощный источник с напряжением U=24 В. Измеренное значение тока при этом I=5 А. Оп­ределить место аварии.

  16. Определить напряженность электрического поля в плоском воздушном конденсаторе, заряженном до на­пряжения U=500 В. Расстояние между пластинами 8 мм. Определить напряжение на конденсаторе, если расстояние между пластинами: а) уменьшить вдвое; б) уве­личить до 12 мм.




  1. При испытании двигателя постоянного тока из­мерили сопротивление обмотки якоря до начала работы двигателя при T=18° С. Обмотка выполнена из меди, и ее сопротивление R=0,52 Ом. По окончании работы сопро­тивление якоря увеличилось до 0,58 Ом. Определить тем­пературу нагрева якорной обмотки.

  2. Определить напряжение, при котором будет про­бит образец: 1) из стекла толщиной 0,2 см; 2) из фарфора толщиной 0,1 см; 3) из электроизоляционного картона толщиной 1,5 мм.

  3. Определите удельное объёмное сопротивление диэлектрика плоского конденсатора, если площадь каждой его пластины 100 см2, а расстояние между ними 4 мм. К конденсатору приложено напряжение 1500 В, объёмный ток утечки 310-10 А.

  4. От источника с э. д. с. E=250 В и внутренним сопротивлением r=3,6 Ом питается нагрузка через двух­проводную линию из медных проводов сечением S=10 мм2. Определить сопротивление нагрузки, потребляемую ею мощность, сопротивление проводов и к. п. д. линии, если потребитель удален от источника на l = 1800 м и потеря напряжения в линии ∆U =30 В.

  5. Определить толщину слоя электрокартона между пластинами плоского конденсатора, рассчитанного на но­минальное напряжение Uном=1000В. Конденсатор должен иметь двукратный запас прочности по напряжению.

  6. Между двумя металлическими обкладками, за­ряженными до напряжения U=150 В, находится пластина из эбонита. Как изменится напряжение между обкладками, если пластину из эбонита заменить пластиной из слюды той же толщины?

  1. Обмотка трансформатора, изготовленная из медного провода при 15°С имела сопротивление 2 Ом. При работе сопротивление её стало равным 2,48 Ом. Определите температуру обмотки в рабочем состоянии.

  2. Рассчитайте активные потери в диэлектрике конденсатора ёмкостью 100 пФ, с сопротивлением 1010 Ом и тангенсом угла потерь 5%, через который протекает ток утечки 210-9А промышленной частоты.

  3. Определите тангенс угла потерь диэлектрика конденсатора ёмкостью 40 пФ, к которому приложено напряжение 10 кВ частотой 400 Гц, а потери мощности составляют 1 мВт.

  4. Найдите напряжение пробоя газового промежутка при температуре 200С и давлении 300 кПа, если при нормальных условиях его электрическая прочность составляет 60 кВ/см. Толщина газового промежутка равна 2,5 см.

  5. Определите электрическую прочность диэлектрика толщиной 2 мм, используемого в конденсаторе с рабочим напряжением 4000 В и пятикратном запасом прочности.

^ ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ЭКЗАМЕНУ



  1. Классификация электротехнических материалов.

  2. Кристаллическое строение металлов. Виды кристаллических решёток, дефекты их строения.

  3. Свойства металлов.

  4. Классификация сплавов, их свойства. Диаграммы состояния сплавов.

  5. Структурные составляющие железоуглеродистых сплавов. Деление железоуглеродистых сплавов на стали и чугуны.

  6. Влияние примесей на свойства сталей и чугунов.

  7. Углеродистые и легированные стали. Их свойства и применение.

  8. Чугун, его свойства, виды и области применения.

  9. Термическая обработка металлов, её виды и назначение.

  10. Химико-термическая обработка стали, её виды и назначение.

  11. Коррозия металлов. Виды коррозии и способы борьбы с нею.




  1. Проводимость твёрдых тел. Энергетические диаграммы.

  2. Электропроводность металлов. Температурная зависимость удельного сопротивления металлических проводников.

  3. Контактные явления. Сплавы для термопар.

  4. Классификация проводниковых материалов.

  5. Медь, её свойства и применение в электротехнике.

  6. Алюминий, его свойства и применение в электротехнике.

  7. Материалы для контактов.

  8. Благородные металлы и их применение.

  9. Тугоплавкие металлы и их применение.

  10. Сверхпроводники и криопроводники.

  11. Припои и флюсы.

  12. Материалы высокого электрического сопротивления.

  13. Неметаллические проводниковые материалы.




  1. Поляризация диэлектриков. Виды поляризации.

  2. Понятие диэлектрической проницаемости.

  3. Проводимость диэлектриков. Её зависимость от внешних факторов, структуры и параметров диэлектриков.

  4. Потери в диэлектриках. Понятие тангенса угла диэлектрических потерь.

  5. Электрическая прочность. Понятие электрического пробоя и его виды.

  6. Пробой диэлектриков в однородном и неоднородном поле.

  7. Механические и тепловые характеристики диэлектриков.

  8. Физико-химические характеристики диэлектриков.

  9. Газообразные диэлектрики. Основные электрические характеристики. Пробой газов.

  10. Газообразные диэлектрики и их применение в электрических устройствах.

  1. Электропроводность и пробой жидких диэлектриков.

  2. Виды жидких диэлектриков и их применение.

  3. Полимеры. Классификация и основные свойства полимеров.

  4. Термопластичные полимеры (полиэтилен, полистирол, фторопласт).

  5. Полимеры, получаемые поликонденсацией.

  6. Пластмассы. Состав, основные свойства.

  7. Слоистые пластики, состав и применение.

  8. Резины. Получение, состав и применение.

  9. Лаки. Состав и классификация. Область применения. Эмали.

  10. Компаунды. Состав, классификация и назначение.

  11. Волокнистые материалы, применяемые в электротехнике.

  12. Изоляционные материалы на основе слюды. Области применения.

  13. Стекло. Состав, основные характеристики. Применение в электротехнике.

  14. Керамика. Основные свойства, области применения.

  15. Активные диэлектрики (сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики). Основные характеристики, применение.

  16. Жидкие кристаллы. Явления в жидких кристаллах, их применение.

  17. Обмоточные провода, их виды. Типы изоляции.

  18. Установочные и монтажные провода. Типы изоляции.

  19. Силовые кабели.

  20. Полупроводниковые материалы, их основные свойства.

  21. Собственные и примесные полупроводники.

  22. Получение и свойства p-n-перехода.

  23. Явления в полупроводниках (оптические, фотоэлектрические, термоэлектрические).

  24. Элементарные полупроводники (германий, кремний, селен). Свойства, применение.

  25. Сложные полупроводниковые соединения. Свойства, применение.

  26. Основные характеристики магнитных материалов.

  27. Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики.

  28. Магнитомягкие материалы, классификация основные свойства и применение.

  29. Магнитотвердые материалы, их классификация основные свойства и применение.

  30. Магнитные материалы специального назначения.

^ Основные формулы

Закон Ома для участка цепи: ток, проходящий по участ­ку цепи, прямо пропорционален напряжению U, приложен­ному к этому участку, и обратно пропорционален его со­противлению R,

^ I=U/R (1.1)

где U — в вольтах (В); R — в омах (Ом).

Закон Ома для всей цепи

I=E/(R+r) (1.2)

где E — электродвижущая сила источника электрической энергии, В; R — сопротивление внешней цепи, Ом; r — внутреннее сопротивление источника, Ом.

^ Сопротивление провода

R = ρl/S (1.3)

где ρ - удельное сопротивление, Ом∙мм2/м; l - длина проводника, м; S - площадь его поперечного сечения, мм2.

^ Сопротивление проводника зависит от температуры:

R2=R1[1+α(T2-T1)] (1.7)

где R1 — сопротивление проводника при температуре T1, Ом; R1 - сопротивление проводника при температуре T2, Ом; α - температурный коэффициент сопротивления, чис­ленно равный приращению сопротивления при нагревании проводника на 1Q С.

^ Мощность, потребляемая нагрузкой

P=UI=RI2=U2/R (1.4)

где Р выражена в ваттах (Вт).

Мощность, развиваемая источником или генератором

Рг = EI (1.5)

Потеря напряжения в проводах линии электропередачи

Разность напряжений в начале и конце линии U1-U2, равная падению напряжения в линии, называют потерей напряжения:

U=U1-U2=IRпр, (1.6)

где Rпр - сопротивление проводов в линии R = ρ2l/S (l - длина одного провода двухпроводной линии, м; S - сечение провода, мм2). Мощность потерь в линии (выра­жают в Вт).

^ Напряженность поля, при которой происходит пробой диэлектрика, называют электрической прочностью диэлектрика Епр, а напряжение при пробое - пробивным напря­жением Uпр, причем

Eпр=Uпр/h (1.7)

где h — толщина диэлектрика.

Емкость конденсатора зависит от геометрических раз­меров, формы, взаимного расположения и расстояния между обкладками, а также от свойств диэлектрика. Емкость плоского конденсатора

C=ε0εS/ h (1.8)

где S — площадь пластины, м2; h — расстояние между пластинами, м.

Напряженность электрического поля плоского конден­сатора

E=U/h (1.9)

где U — напряжение, приложенное к зажимам конденса­тора, В.

Удельное объёмное ρv сопротивление

ρv= RvS/h ,

где Rv – объёмное сопротивление диэлектрика, Ом; S - площадь пластины, м2

h - толщина диэлетрика, м

Удельное поверхностное ρs сопротивление

ρs= Rsp/h ,

где Rs – поверхностное сопротивление, Ом; p – периметр пластины, между которыми находится диэлектрик, м; h - толщина диэлектрика, м

^ Справочные данные

Удельное электрическое сопротивление металлов, применяемых в электротехнике (при t = 20°С)

Металл

ρ, мкОм∙м

Металл

ρ, мкОм∙м

Алюминий

0,028

Олово

0,12

Висмут (при t=0°С)

1,065

Платина

0,105

Вольфрам

0,055

Рений

0,21

Железо

0,098

Ртуть

0,958

Золото

0,024

Свинец

0,205

Индий

0,09

Серебро

0,016

Кадмий

0,076

Тантал

0,135

Кобальт

0,062

Титан

0,42

Медь

0,0172

Хром

0,14

Молибден

0,057

Цинк

0,059

Никель

0,973

Цирконий

0,41

Ниобий

0,18








^ Температурный коэффициент удельного электрического сопротивления металлов и сплавов

В таблице приведены средние значения температурного коэффициента удельного электрического сопротивления αρ в интервале температур от 0 до 100 °С для некоторых металлов и сплавов.

^ Металл или сплав

αρ, °С-1

Металл или сплав

αρ, °С-1

Алюминий

0,0042

Нихром

0,0001

Висмут

0,0046

Олово

0,0044

Вольфрам

0,0048

Осмий

0,0042

Железо

0,0060

Платина

0,0039

Золото

0,0040

Платинит

0,003

Индий

0,0047

Платиноиридиевый сплав

0,0013

Кадмий

0,0042

Ртуть

0,0010

Кобальт

0,0060

Свинец

0,0037

Константан

-0,00005

Серебро

0,0040

Магний

0,0039

Сплав Вуда

0,0037

Манганин

0,00001

Сталь (0,10-0,15% С)

0,006

Марганец

0,0002-0,0003

Тантал

0,0038

Медь

0,0043

Титан

0,0044

Молибден

0,0043

Фехраль

0,00010-0,00012

Натрий

0,0055

Хром

0,0059

Нейзильбер

0,0003

Хромаль

0,000065

Никелин

0,0001

Цинк

0,0042

Никель

0,0065

Цирконий

0,0045

Ниобий

0,003

Чугун

0,0010



^ Удельное электрическое сопротивление ρ некоторых металлов, сплавов и материалов (при t=20 °С)

Вещество

ρ, мкОм∙м

Вещество

ρ, мкОм∙м

Альсифер

0,81

Нейзильбер МНЦ-15-20

0,30—0,45

Графит(при t=20 °С)

3,5—63,0

Никелин

0,39—0 45

Дуралюмин

0,033

Нихром Х20Н80

1,0—1,1

Инвар

0,81

Осмий

0,095

Иридий

0,053

Платинит

0,45

Калий

0,071

Платиноиридиевый сплав (t=0)

0,25

Константан МНМц-40-1,5

0,48—0,52

Сплав Вуда

0,52

Латунь Л-68

0,071

Сталь (0,10—0,15% С)

0,10—0,14

Магний

0,045

Уран (при t =25°С)

0,30

Манганин МНМц-3-12

0,42—0,48

Фехраль Х13Ю4

1,2—1,3

Марганец

1,5—2,6

Хромаль Х25Ю5

1,3—1,5

Натрий

0,049

Чугун

0,52—0,80


^ Удельное электрическое сопротивление р твердых диэлектриков (при t=20°C)

Диэлектрик

ρ, Ом∙м

Диэлектрик

ρ, Ом∙м

Алмаз

1010—1011

Полиэтилен

1013—1015

Береза сухая

108

Резина электроизоляционная

1013

Бумага

1010

Слюда

1011—1015

Воск пчелиный

2∙1013

Стекло

109—1013

Гетинакс

109 —1012

Текстолит

108

Дуб сухой

1010

Фарфор

1010—1013

Канифоль

1012—1013

Фибра

108

Капрон

108—109

Фторопласт-4

1016—1017

Лавсан

1014—1016

Церазин

1013—1015

Мрамор

105—106

Шифер

4∙105

Органическое стекло

1011 —1013

Эбонит

1012—1014

Парафин

1014

Эпоксидные смолы

1012—1013

Полистирол

1013—1015

Янтарь

1015—1017

Полихлорвинил

1010—1012








ЗАМЕЧАНИЯ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Гомель 2005





Скачать 448,11 Kb.
оставить комментарий
Дата28.09.2011
Размер448,11 Kb.
ТипМетодические указания, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

плохо
  2
хорошо
  1
отлично
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх