3 електроматеріалознавство

11.04.2025

Тема уроку: Магнітотверді матеріали

Магнітотверді матеріали.

Магнітотверді матеріали застосовують для виготовлення постійних магнітів та інших деталей.

У всякого постійного магніту протягом деякого часу зменшується магнітний потік. Це явище називається старінням.
Старіння може бути від вібрації, ударів, різкої зміни температури магніту. Такому магніту ще можливо повернути магнітні властивості наступним намагнічуванням.

Магнітотверді матеріали розподіляють на 3 групи:

1. Високовуглецеві сталі, які містять 0,9 – 1,1% вуглецю, це:

- хромисті (1,3 -3,6% хрому);

- вольфрамові (5, -6,5% вольфраму і 0,3 - -,5% хрому);

- кобальтові (5 – 17% кобальту, 1,2 – 1,7% молібдену і 6 – 10% хрому.

Постійні магніти виготовляють із стальних прутків і полос гарячою ковкою або штамповкою. Після механічної обробці їх загартовують, а потім намагнічують.

Кращім матеріалом є кобальтові сталі, але вони дорожче хромистих і вольфрамових.

Всі сталі застосовують обмежено – низький рівень магнітних характеристик.

2. Альні, альнісі, альніко і магніко.

Альні – це сплав алюмінію (Ю) (14%) з нікелем (Н) (25%), міддю (Д) (8%) і залізом ( 53%).

Альнісі – це сплав нікелю (33%) з алюмінієм (13-14%) кремнієм (1%) і решта % залізо.

Альніко –це сплав нікелю (17-18%) з алюмінієм (10%), кобальтом (12%), міддю (6%) і решта % залізо.

Магніко – це сплав нікелю (11-15%) з алюмінієм (8-10%), кобальтом (20-25%) і решта % залізо.

Постійні магніти з цих сплавів можна отримувати тільки методом лиття з наступним шліфуванням (мають велику твердість і крихкість).

Магніти з цих сплавів не піддаються старінню.

3. Металокерамічні матеріали.

З цих матеріалів виготовляють магніти малих розмірів або складної форми.

Одержують металокерамічні магніти в результаті пресування металевих порошків і спікання при температурі 1100-1300⁰С зі сплавів:

-  залізо-нікель-алюміній;

-  залізо – нікель - алюміній-кобальт.

Після спікання магніти загартовують з наступним відпуском.

 Дати відповіді на запитання:

1. Які фактори впливають на старіння постійних магнітів?

2. Які матеріали мають магнітні властивості?

3. Що розуміють під терміном магнітотверді матеріали?

4. Які магнітотверді  матеріали ви знаєте?

Законспектувати. Вивчити матеріал.

04.04.2025

Тема уроку: Тверді неорганічні діелектрики

Тверді неорганічні діелектрики

До твердих неорганічних діелектриків відносять скло, кераміку, слюду та азбест.

Неорганічне скло

Скло – це тверда неорганічна аморфна речовина, атоми якої не можуть вільно переміщуватись один відносно іншого. До складу неорганічного скла входять скло утворюючі оксиди кремнію (SіО₂), бору (В₂О₃), фосфору (Р₂О₃), германію (GеО₂).

Для підвищення в’язкості, покращення оброблюваності, зниження температури варіння та інше вводять лужні оксиди Nа₂О, К₂О, лужно-земельні оксиди СаО, ВаО.

Для надання забарвлення скла в нього вводять оксид кобальту (СоО) –синього, оксид урану (UО₂) – жовтого, оксид хрому  (Сr₂О₃) – зеленого кольору.

За призначенням все скло поділяють на:

1. Технічне (оптичне, світлотехнічне, хіміко-лабораторне, приладове, трубне).

2. Будівельне (віконне, вітринне, армоване, склоблоки).

3. Побутове (склотара, посуд, побутове дзеркало).

Найширше застосовують скло на основі оксиду кремнію SіО₂ або кварцового піску.

Його склад:

1. Кварцовий пісок SіО₂ -98%.

2. Кальцинована сода Nа₂СО₃.

3. Доломіт СаСО₃×МgСО₃.

4. Крейда СаСО₃.

5. Інші компоненти.

Соду, доломіт і крейду додають для зниження температури плавлення кварцового піску, температура плавлення якого 2000^оС. Температура плавлення віконного скла 1350^оС.

Цю суміш завантажують в скловарну піч і при нагріванні до 1350-1600^оС плавлять і цієї скломаси виготовляють різні скляні вироби.

Скло одержують тільки з одного кварцового піску, але для цього потребує дорого стояче обладнання.

Якщо вироби з такого скла нагріти до червоного кольору і опустити в холодну воду воно не тріскається.

В транспортних засобах технічне скло використовують:

1. Триплекси – це 2 загартованого скла завтовшки 2-3 мм, склеєні прозорою, еластичною полімерною плівкою, тому при ударі уламки скла утримуються на плівці.

2. Термопан – це тришарове скло, що складається із двох шарів скла і повітряного проміжку між ними. Прошарок забезпечує теплоізоляцію.

3. Оптичне скло – використовують в оптичних приладах та інструментах. При додаванні оксиду свинцю скло не пропускає рентгенівські та Y-промени.

4. Кварцове скло – завдяки високій термічній і хімічній стійкості застосовують для тиглів, чаш, труб, лабораторного посуду. Термостійкість його становить 800-1000^оС.

5. Скловата – складається зі скловолокна, розташованого між двома шарами склотканини або скло сітки. Термостійкість від -60^оС до 450-600^оС.

Скловату застосовують для теплоізоляції кабін літаків, кузовів автомашин, залізничних вагонів, тепловозів, корпусів суден та у холодильній техніці.

По своєму хімічному складу силікатне скло розподіляють на 4 групи:

1. Лужне скло – з нього виготовляють скло віконне, посудне і пляшки.

2.Лужне з вмістом важких окислів – йде на виготовлення конденсаторів і ізоляторів.

3. Малолужне – з нього виготовляють ізолятори високої напруги.

4. Безлужне – з нього виготовляють скловолокно для склотканини.

Фарфор

Фарфор відноситься до керамічних матеріалів. Він складається з каоліну (високоякісна світла глина), кварцового піску і калієвого польового шпату.

Подрібнені складові частини фарфору перемішуються з водою. З цієї маси різними способами (обточуванням, пресуванням, видавлюванням через отвори) одержують вироби потрібної форми, сушать і при необхідності глазурують та обпалюють.

Глазурування – це операція, при якій на поверхні виробу наносять тонкий шар глазурі, що після обпалювання перетворюється у блискуче склоподібне покриття. За складом глазур близька до скла.

З фарфору виготовляють циліндри та прокладки для реостатів, деталі для електроустановлювальних виробів, ізолятори, деталі для електронагрівальних приладів. свічки  для автомобілів.

Слюда

Слюда – це мінерал, якій добувають з гірських порід у вигляді кристалів, які мають властивість  розшаровуватися на тонкі пластинки товщиною до 0,006 мм.

Відомо понад 30 різновидів слюди, але для електричної ізоляції використовують тільки мусковіт і флогопіт.

Мусковіт –це калієва слюда. Він прозорий, іноді зеленуватим або  рожевим відтінком. Температура плавлення 1230⁰С, робоча температура 500⁰С, гнучкий, пружний та має високу механічну міцність.

 З кращих сортів мусковіту виготовляють конденсатори постійної ємності.

Флогопіт – це калієвомагнезіальна слюда. Колір змінюється від чорного до янтарного, температура плавлення 1270⁰С, робоча температура   800⁰С.

Застосовують як ізоляцію в колекторах електричних машин.

Із-за малої площі пластини щипаної слюди її застосовують у вигляді клеєних лаком матеріалів, які називають міканітами.

Розрізняють такі міканіти:

1. Колекторний – застосовують для ізоляції колекторних пластин в електричних машинах. Марки КМ, КФ.

2. Формувальний – застосовують у вигляді манжет для ізоляції колектора від вала електричної машини. Марки: ФМ, ФФ.

3. Прокладний – з нього виготовляють шайби та прокладки в електричних машинах та трансформаторах. Марки: ПМГ, ПФГ, ПМШ, ПФШ. Г – склеєний гліфталевим лаком, Ш – лак шелак.

4. Гнучкий – застосовується для ізоляції між котушкових з’єднань у машинах високої напруги. Марки: ГМ, ГФ.

5. Термотривкий – жаростійкий, нагрівостійкий, застосовують в електронагрівальних приладах. Марка: ТФ.

Азбест

Азбест (гірський льон) залягає у кам’яних гірських породах у вигляді жил, які складаються з пучків паралельних волокон.

Азбест володіє високою нагрівостійкістю і не горюч. Температура плавлення 1450⁰С, робоча температура 450⁰С, гігроскопічний і розчиняється в кислотах. З азбесту виготовляють волокна, пряжу, стрічки, тканину, папери, картон.

З волокон і тканини виготовляють пластмаси –азботекстоліт.

Стрічки застосовують для ізоляції у котушках і секціях обмоток електричних машин.

Папір застосовують для між котушкової ізоляції обмоток збудження синхронних машин.

Майже всі азбестові матеріали застосовують у просоченому вигляді (лаками і компаундами). Внаслідок чого проходить усунення гігроскопічності і підвищується електричні характеристики.

 Дати відповіді на запитання:

1. З яких речовин складається неорганічне скло?

2. На які групи розподіляють скло?

3. Надати характеристику мусковіту.

4. Надати характеристику флогопіту.

5. Надати характеристику азбесту.

Законспектувати. Вивчити матеріал.

04.04.2025

Тема уроку: Класифікація матеріалів за магнітними властивостями. Магнітом’які матеріали

Класифікація матеріалів за магнітними властивостями.

Магнітні матеріали мають здатність при внесенні їх у магнітне поле намагнічуватись, а деякі з них зберігають намагніченість і після припинення дії магнітного поля.

З усіх металів магнітними властивостями володіють тільки залізо, нікель та кобальт і їх сплави.

Електроматеріали, які використовуються в техніці з урахуванням їх магнітних властивостей, розподіляють на магнітом’які і магнітотверді. Ці терміни не відносяться до механічних властивостей матеріалу, оскільки деякі механічні тверді матеріали є магнітом’ягкими, а механічно м’які матеріали можуть відноситись до магнітотвердих.

Магнітом’які матеріали.

До магнітом’яких матеріалів в першу чергу відносять листову (кременисту) електротехнічну сталь. Це низько вуглецева сталь (до 0,08% вуглецю), в яку вводять 0,8-4,8% кремнію з метою поліпшення її магнітних властивостей.

Листи кременистої сталі виготовляють прокаткою заготовок в нагрітому чи холодному стані.

До магнітом’яких матеріалів також належать:

1. Технічне чисте залізо, яке називається армко, одержують переплавленням стального брухту в мартенівських або електричних печах. Це пластичний матеріал.

ARMKO – назва американської фірми.

Застосовують в електромашинобудуванні.

2. Альсифери – це спалав алюмінію (5,5%) з кремнієм (9,5%) та залізом (85%).

Альсифери застосовують для виготовлення деталей, які працюють у постійних магнітних полях (екрани, деталі магнітопроводів).

3. Пермалой – це сплав нікелю (до8,3%) з марганцем (до 0,6%) та залізом (решти %).

Застосовують для виготовлення осердь вимірювальних трансформаторів, деталей реле.

Пермалой – від англійського слова: permallou , perm – проникність, allou – сплав.

4. Пермінвар – це сплав нікелю (45%) з залізом (30%) та кобальтом (25%).

Пермінвар – від англійських слів perm – проникність, invar – незмінюючий.

Такій сплав застосовують в радіоапаратурі, приладах, автоматиці та техніки зв’язку.

 Дати відповіді на запитання:

1. Як класифікуються магнітні матеріали?

2. Які матеріали мають магнітні властивості?

3. Що називається магнітом’якими матеріалами?

4. Які магнітом’які матеріали ви знаєте?

Законспектувати. Вивчити матеріал.

01.04.2025

Тема уроку: Полімеризаційні та поліконденсаційні тверді органічні діелектрики

Полімеризаційні та поліконденсаційні тверді органічні діелектрики

Полімеризація – це процес утворення високомолекулярних сполук з низькомолекулярних.

До полімеризаційних синтетичних полімерів відносять полімерні вуглеводні, фторорганічні полімери та кремнійорганічні полімери.

Поліетилен – твердий, білий або світло-сірий матеріал без запаху, одержаний в результаті реакції полімеризації газу етилену.

Має таки властивості:

високо вологостійкість, негігроскопічний, стійкий проти дії кислот, цвілі, газонепроникний, робоча температура 100⁰С.

Використовують для виготовлення каркасів котушок, плівок для виготовлення кабелів і проводів.

Полістирол – твердий прозорий матеріал, це діелектрик з високими електроізоляційними властивостями.

Властивості:

низька гігроскопічність, водостійкий, не розчиняється в спиртах, стійкий проти дії лугів і ряду кислот, робоча температура 80⁰С.

Він використовується для виготовлення каркасів котушок, корпусів радіоприймачів і телевізорів, плат перемикачів, для ізоляції кабелів і конденсаторів, а також нитки і плівки.

Поліпропілен – це твердий матеріал, який має такі властивості:

Водостійкий, гнучкий, робоча температура 150⁰С.

Використовують як паперово-плівковий діелектрик у силових конденсаторах і в обмоткових проводах.

Полівінілхлорид – не розчиняється у воді, бензині, спирті. Розчиняється в діхлоретані. При нагріванні вище 140⁰С під дією світла розкладається з виділенням хлористого водню, який шкідливо впливає на організм людини і викликає корозію апаратури, знижується міцність, підвищується крихкість.

При гарячому пресуванні порошків одержують твердий матеріал – вініпласт, який має властивості:

Стійкий проти впливу бензину, масел, спиртів, кислот, лугів.

Плівки з вініпласту використовують для ізоляції водо занурених електродвигунів, посуд для зберігання кислот.

При введені різних добавок одержують полівінілхлорідний пластикат, з якого виготовляють плівки, монтажні телефонні проводи і шлангові матеріали.

Органічне скло (полі метилметакрилат, плексиглас) – прозорий безбарвний матеріал, який має високу хімічну стійкість, розчиняється в діхлоретані – одержують клей. Використовують для виготовлення корпусів приладів, шкал, лінз, побутових речей.

Фторопласт – білий або сіруватий матеріал, не горючий. Це порошок, з якого пресують різні вироби. Робоча температура від -250 до +250⁰С, хімічна стійкість вища ніж у золота, платини, скла, фарфору, ні в чому не розчиняється, водопоглинання 0. При нагріванні вище 400⁰С виділяє отруйний газоподібний фтор.

Із нього виготовляють конденсаторні електроізоляційні плівки, використовують для захисту від корозії міді і кераміки, а також для ізоляції проводів і кабелів.

Поліконденсаційні тверді органічні діелектрики

Поліконденсація – це процес утворення високомолекулярних сполук з низькомолекулярних з одночасним відщепленням простих речовин (води, аміаку, хлористого водню тощо).

Продуктами поліконденсації є: фенол формальдегідні, поліефірні, епоксидні і поліамідні смоли.

Фенолформальдегідні смоли.

Виготовляються шляхом поліконденсації фенолу у водному розчині формальдегіду при температурі 70-90⁰С в присутності кислоти або лугу. Вони можуть бути термореактивними і термопластичними.

До цих смол відносяться бакелітова, резольні і новолачні смоли.

Бакелітову смолу одержують при варці кристалічного фенолу і формаліну у присутності лугу.

Вона може знаходиться у трьох станах:

1. Резол – плавиться, розм’якшується при t=80⁰С, розчиняється у спирті та ацетоні.

2. Резитол – тверда смола не розчиняється, але набухає, не плавиться.

3. Резит – тверда смола, не розчиняється і не плавиться, тобто термореактивна.

Резольні смоли – це термореактивні матеріали використовують для виготовлення гетинаксу, текстоліту, фенопластів, трубок, клеїв та інших матеріалів.

Гетинакс – шаруватий пластик, який одержують пресуванням паперу, просоченого смолою.

Текстоліт – шаруватий пластик, виготовлений пресуванням тканини, просоченої смолою.

Фенопласти – це матеріали, одержані пресуванням або литтям преспорошків, виготовлених на формальдегідної смолі.

Їх застосовують для виготовлення вимикачів, розеток, патронів освітлювальних ламп, штепсельних вилок, корпуси приладів, апаратів зв’язку.

Вироби завжди бувають чорними або темно-коричньового кольору.

Новолачні смоли

Новолаками називають смоли, які одержують з фенолу в присутності соляної кислоти.

Це термопластична смола, яка тверда, крихка і прозора. Плавиться при температурі 100-120⁰С, розчиняється в спирту, ацетоні. Використовується при виготовленні корпусів приладів, різних кнопок і ручок керування, лаків і як замінник шелаку.

Шелак – це смола, що виділяється комахами, які живуть на пагінцях тропічних рослин, який використовують для приготування лаків.

Поліефірні смоли

Ці смоли, які одержують з спиртів (гліколю, гліцерину) і органічної кислоти (фталевої).

За фізичними властивостями вони близькі до природних смол (каніфоль, шелак).

Із поліефірних смол найбільш поширеними є лавсанова смола, гліфталева смола, полікарбонати.

Лавсанову смолу або лавсан одержують поліконденсацією терафталевої кислоти і етиленгліколю. Він є термопластичним діелектриком.

При повільному охолодженні утворюється непрозорий кристалічний лавсан. Його використовують для виготовлення волокон, пряжі, тканин, тонких плівок. Волокна і плівки використовують для ізоляції проводів і кабелів.

Епоксидні смоли одержують у результаті хлорування гліцеринів з двоатомними фенолами в лужному середовищі. Розчиняється в ацетоні. Це термопластичні матеріали. Після добавляння затвердників епоксидні смоли швидко тверднуть і після чого стають термореактивними. Використовують для виготовлення лаків, клеїв, заливних компаундів.

Поліаміди – це термопластичні діелектрики. Серед полімерів найбільшого поширення набули капрон і нейлон. Капрон використовується для одержання синтетичного волокна. Температура розм’якшення 215-250⁰С, а у нейлону – 300⁰С. Із поліамідів виготовляють стійкі проти корозії ізолювальні кріпильні гвинти, гайки, шайби і деталі вимикачів.

 Дати відповіді на запитання:

1. Які матеріали відносять до полімеризаційних?

2. Надати характеристику поліетилену.

3. Надати характеристику полістиролу.

4. Надати характеристику органічному склу.

5. Які матеріали відносять до поліконденсаційних?

6. Де застосовуються резольні смоли?

Законспектувати. Вивчити матеріал.

01.04.2025

Тема уроку 21: Компаунди та електроізоляційна гума

Компаунди та електроізоляційна гума

Компаунди – це електроізоляційна суміш на основі смол, бітумів, восків, ефірів, целюлози та масел. Вони тверді речовини. В момент застосування компаунди рідкі, які поступово тверднуть і перетворюються в монолітний твердий діелектрик.

Компаунди розподіляються на:

1. Просочувальні – застосовують для просочування обмоток електричних машин та апаратів з метою цементації витків обмоток та захисту від вологи.

2. Заливні – для заливки муфт і воронок до 10 кВ, а також корпусів трансформаторів струму та дроселів.

3. Кабельні – цими компаундами просочують паперову ізоляцію електричних кабелів на кабельних заводах. Це сплави мінерального масла з каніфоллю, яка збільшує його в’язкість.

Компаунди бувають:

- термореактивні, які не розм’якшуються при нагріванні на основі епоксидних та поліефірних смолах;

- термопластичні - які розм’якшуються при нагріванні на основі бітумів, соскоподібних речовин і термопластичних смол.

Термореактивні компаунди типу МБК на основі епоксидних смолах.

Тверднуть з затверджувачем при температурі 20⁰С протягом 20-24 години, без затверджувача – 8-10 годин, але при нагріванні до 75⁰С.

Марки МБК-1 – тверда нееластична маса.

МБК-2, МБК-3 – тверда еластична маса, в них вводяться пластифікатори – маслоподібні рідини. Компаунди МБК застосовують при температурі від -60 до +110⁰С.

-                            густина – 1000 кг/м³;

-                            Рv=10¹¹ – 10¹²  Ом м;

-                            Епр= 10-15 МВ/м

У присутності гуми компаунди МБК не тверднуть.

Термопластичні – широке застосування отримав компаунд №225:

-                            густина – 950 кг/м³;

-                            температура розм’якшення – 98-112⁰С;

-                            морозостійкість - -25⁰С;

-                            питомий опір – Рv=10¹⁰-10¹² Ом м;

-                            електрична міцність – Епр=18-20 МВ/м.

Для просочування обмоток компаунд нагрівають до 160-170⁰С. При даній температурі переходить у рідкий стан.

Заливні бітумні компаунди – застосовують марки МБ-70, МБ-90.

Кремній органічні компаунди – застосовують для просочування обмоток електричних машин. Можуть працювати при температурах від -60 до +200⁰С, Рv=10¹²-10¹³ Ом м, Епр=50-60 МВ/м.

Електроізоляційна гума

Гума – це продукт хімічного перетворення (вулканізації) каучуку. Для виготовлення гум застосовують каучуки:

1. Натуральний (НК).

2. Синтетичний бутадієновий (СКБ).

3. Бутадієн-стирольний (СКС).

4. Синтетичний ізопренів (СКІ).

5. Синтетичний поліуретановий (СКУ).

1. Натуральний каучук - полімер ізопрену розчиняється в бензині, бензолі, хлороформі. Отримують в’язкі розчини, які використовують як клеї. При нагріванні вище 80-100^оС стає пластичним і при 200^оС починає розкладатися. При -70^оС стає крихким. Для отримання гуми НК вулканізують сіркою.

Гуми на основі НК мають високу еластичність, міцність, водо – і газонепроникність, високі електроізоляційні властивості.

2. Синтетичний бутадієновий каучук. Має низьку межу міцності при розтягуванні, Морозостійкість -40…-45^оС. Розбухає в бензині, бензолі, хлороформі. В гуму вводять сажу, оксид цинку.

3. Бутадієн-стирольний каучук. З нього отримують гуму з високим опором старіння. Його можна використовувати при температурі -74…-77^оС.

4. Синтетичний каучук ізопренів. За будовою, хімічними і фізико-механічними властивостями СКІ близький до натурального.

Гума –це суміш різних компонентів.

До складу сирої гуми входять: на 100% маси каучуку вводять компоненти:

1. Наповнювачі (20-90%) – це сажа, каолін, вуглекислий марганець, крейда, тальк, а також корд і рукавні тканини.

2. Вулканізатори (1-3%) - сірка, тіурам.

3. Прискорювачі (1-2%) – магнезія, цинкові біліла.

4. Протизістарювачі (0,5-3,0%) – вазелін, воск, парафін.

5. Пластифікатори (2-50%) – стеаринова кислота, каніфоль, парафін, соснова смола.

6. Барвники (0,5-3,0%) – охра , ультрамарин.

Змішення всіх компонентів призводять при температурі 100-140^оС. Потім вулканізують в спеціальних котлах під тиском у водяному пару при температурі 145-150^оС.

Класифікація гуми

Гума із СКБ. Має хорошу механічну міцність, морозостійкість, теплостійкість, малу еластичність. Застосовується для виготовлення всіх видів гумових деталей, а особливо для виготовлення автомобільних шин.

Нейрітова гума. Володіє високою міцністю, теплостійкості до 110-120^оС, малою набухаємостю в бензинах і маслах. Застосовується для виготовлення масло упорних і бензо упорних і термостійких виробів: Спецодяг, транспортерні стрічки, протигазні шоломи, оболонки електричних кабелів.

Полісульфідна гума. Має невисоку міцність, морозостійкість і теплостійкість, підвищену бензо і маслостійкість. Застосовують для виготовлення шлангів, труб, рукавів, прокладок для бензину і масел.

Ізопренова гума. Володіє високою міцністю при розтягуванні, Теплостійкість 80-100^оС. З неї виготовляють паски, стрічки, манжети, шини, деталі електрообладнання.

Якщо у гуму внести до 30-35% сірки, то після вулканізації одержують тверду гуму, яку називають ебоніт. Він має хорошу хімічну стійкість і електроізоляційні властивості.

 Дати відповіді на запитання:

1. З яких матеріалів складаються компаунди?

2. На які види поділяються компаунди?

3. З яких матеріалів одержують гуму?

4. Назвіть гуму за класифікацією.

Законспектувати. Вивчити матеріал.

26.03.2025

Тема уроку: Газоподібні діелектрики.

Газоподібні діелектрики

До газоподібних діелектриків відносять гази (азот, вуглекислота, водень, елегаз) і повітря.

 Їх використовують в газонаповнених конденсаторах, повітряних вимикачах високої напруги тощо.

Найбільш важливим газоподібним діелектриком є повітря. На ділянках повітряних ліній електропередач між опорами воно створює єдину ізоляцію між провідниками. При напругах до кількох кіловольт повітря є добрим електроізолятором між голими проводами.

Збільшення прикладеної напруги призводить до створення корони або тихого розряду. Корона має вигляд голубуватого світіння і супроводжується характерним звуком (дзижчання або потріскуванням) та утворенням озону, який має своєрідний запах. Явище корони пов’язане із значними втратами енергії.

Елегаз (SF₆) – це шести фториста сірка (скорочення від слів електрика і газ). Має електричну міцність в 2,5 разів більшу ніж повітря, нетоксичний, хімічно стійкий, не розпадається при нагріванні до t=800⁰С. Використовується у різних електротехнічних конструкціях, конденсаторах, кабелях.

Азот застосовують у силових маслонаповняних трансформаторах від контакту з киснем і вологою повітря застосовують так званий азотний захист. Створюється «азотна подушка». Азот N₂ – безбарвний газ без запаху. Має однакові з повітрям електричну проникність, але менш активний, ніж повітря, яке містить кисень.

Водень використовують як охолодне середовище замість повітря в електричних машинах великої потужності. Якщо до струменя водню піднести запаленого сірника, то водень загоряється і горить несвітним полум’ям. При підпалюванні суміші, яка с4кладається з двох об’ємів водню і одного кисню, виникає практично миттєве з’єднання газів, яке супроводжується вибухом, Така суміш називається гримучим газом.

Вуглекислоту або вуглекислий газ СО₂  також застосовують як охолодне середовище в електричних машинах. Він без запаху і смаку.

Із збільшенням електричної напруги швидкість заряджених частинок, а також і струм в газі збільшується. Спочатку струм в газі зростає пропорційно прикладеної напруги, а при дальшому зростанні напруги струм не змінюється. А якщо ще збільшувати напругу, то струм різко збільшується і виникає пробій газу. Такий процес називається ударною іонізацією газу.

Процес ударної іонізації в газоподібних діелектриках супроводжується різким зменшенням величини питомого електричного опору Рv і збільшенням діелектричних втрат tgð.

Дати відповіді на запитання:

 1. Що відносять до газоподібних діелектриків?

2. Надати характеристику елегазу.

3. Надати характеристику азоту.

4. Надати характеристику водню.

5. Що таке ударна іонізація?

 

Законспектувати. Вивчити матеріал.

26.03.2025

Тема уроку: Рідкі діелектрики.

Рідкі діелектрики

Рідкі діелектрики широко використовують у сучасному електрообладнанні. Вони забезпечують надійну ізоляцію трансформаторів, масляних вимикачів, реакторів, конденсаторів, маслонаповняних кабелів, а також застосовують як просочувальний матеріал.

Рідкі діелектрики ділять на:

-                     природні (рослинні олії та нафтові масла);

-                     синтетичні.

До рослинних олій належать лляна, тунгові і рицинова.

Лляна і тунгові олії застосовують для виготовлення лаків.

Рицинову олію застосовують для просочування паперових конденсаторів.

Нафтові масла широко використовують як ізоляційні й охолодні рідини.

До синтетичних масел належать совок, сов тол, кремнійорганічні рідини.

Нафтові масла

Нафтові масла одержують методом перегонки нафти.

Нафтові масла ділять на 3 групи:

-                     для трансформаторів і високовольтних конденсаторів;

-                     для просочування паперової ізоляції конденсаторів;

-                     для високовольтних кабелів.

Електроізоляційне масло забезпечує надійну ізоляцію, поліпшує охолодження обмоток і магнітопроводу, в яких виділяється теплота внаслідок втрат енергії.

У масляних вимикачах масло охолоджує канал дуги і сприяє швидкому її гасинню.

У паперово-масляних кабелях і конденсаторах масло поліпшує ізоляцію і збільшує ємність конденсаторів.

Колір свіжого трансформаторного масла звичайно світло-жовтий. Під час експлуатації воно темніє і буває аж темно-коричневий. Швидке і сильне потемніння масла під час його експлуатації зумовлено його перегріванням.

Однією з найважливіших властивостей масла є в’язкість.

В’язкість масла для трансформаторів повинна бути якомога меншою  - краще відводить теплоту від обмоток і магнітопроводу. Вимірюють в’язкість у сантистоксах.

У масляних вимикачах масло також повинно мати малу в’язкість, щоб краще охолоджувати і гасити дугу.

При зниженні температури в’язкість масла значно збільшується.

Температура спалаху для свіжого масла повинна бути 140⁰С, а для експлуатаційного – 145⁰С.

Температура загусання – максимальна температура, при який масло загусає настільки, що при нахилу пробірки з охолодженим маслом під кутом 45⁰ його рівень залишається незмінним протягом 1 хвилини. Температура застигання масла -70⁰С.

Електрична міцність – важлива характеристика масла як ізоляційного матеріалу. На електричну міцність впливає волога, яка находиться у маслі. Наявність у маслі 0,01-0,02 % води значно зменшує електричну міцність.

Встановлено, що вологе масло старіє у п’ять разів швидше, ніж сухе.

Синтетичні рідкі діелектрики

Недоліком нафтових електроізоляційних масел є їх горючість, невисока температура спалаху і мала величина діелектричної проникності.

Ці недоліки відсутні у синтетичних рідких електроізоляційних матеріалах.

Типовим представником їх є совол. Це прозора і безбарвна рідина. Совол часто застосовують для просочування паперових конденсаторів. Він не горючий, негігроскопічний і має велику в’язкість. Температура спалаху 205-230⁰С, температура застигання +5⁰С. Він в 10 разів дорожчий за трансформаторне масло.

Для того, щоб знизити в’язкість і зберегти негорючість соволу, його розчиняють три хлорбензолом і таку суміш називають сов толом. Найбільш відомий є Совол-10 (90% соволу і 10% три хлорбензолу).

Совтол-10 застосовують у виробництві паперових конденсаторів та для спеціальних трансформаторів. Температура застигання -6⁰С.

Кремнійорганічні рідини – це продукт синтезу крем’янистих і вуглецевих сполук. Ці рідини характеризуються високою нагрівостійкістю, низькою температурою застигання (-60⁰С), малою в’язкістю, хімічною стійкістю і низькою гігроскопічністю. Не розчиняються в спиртах і ацетоні.

Використовують для просочування паперових конденсаторів.

Дати відповіді на запитання:

 

1. Для чого застосовують рідкі діелектрики?

2. Які рідини застосовують для рідких діелектриків?

3. Назвіть основні характеристики рідких діелектриків.

4. На які групи поділяються нафтові масла?

5. Розказати про синтетичні рідкі діелектрики.

Законспектувати. Вивчити матеріал.

27.11.2024

Тема уроку: Фізико-хімічні параметри діелектриків.

Фізико-хімічні параметри діелектриків

До основних фізико-хімічних параметрів відносять кислотне число, розчинність, хімостійкість, світлостійкість і радіаційну стійкість.

Кислотне число визначається кількістю міліграмів (мг) їдкого калію (КОН), необхідного для нейтралізації вільних кислот, що містяться в 1 г діелектрика. Воно визначається у рідких діелектриках, компаундах і лаках. Вільні кислоти погіршують електроізоляційні властивості діелектриків.

Для масел, смол вимірюють кислотне число, яке характеризує вміст у матеріалі вільних кислот (наприклад, позначення: 0,5 г КОН/кг). В трансформаторному маслі високе кислотне число є ознакою поганого очищення при виготовленні або ознакою його старіння.

Розчинність. Різні матеріали при стиканні один з одним у процесі виготовлення або експлуатації виробів можуть частково або повністю проникати один в одному. Такий перехід називають розчинністю. Ця властивість важлива для підбирання розчинників лаків або для оцінки стійкості електроізоляційних матеріалів проти дії різних рідин, з якими вони контактують.

Розчинність матеріалів значно підвищується із підвищенням температури і зменшується з підвищенням ступеня поляризації. Найлегше розчиняються речовини, які близькі до розчинника за хімічною природою і в молекулах яких є подібні угрупування атомів. Полярні речовини легше розчиняються в полярних рідинах..

Наприклад, полярні фенол формальдегідні смоли розчиняються в спирті та інших полярних розчинниках, неполярні вуглеводи (парафін, каучук)  

 Хімостійність. При стиканні з хімічно активними речовинами (газами, водою, кислотами, лугами і соляними розчинами) електроізоляційні матеріали можуть вступати з ними в хімічну взаємодію і руйнуватись. Хімостійкість – це здатність електроізоляційних матеріалів протистояти хімічно активним речовинам.

Для визначення хімостійкості зразки матеріалів розміщують у середовищі, близькому до експлуатаційного  або більш інтенсивного за концентрацією хімічно активних елементів і несприятливе за температурними умовами, і витримують відповідний час. Після цього визначають зміну маси, зовнішнього вигляду та інших показників.

Світлостійкість. Здатність матеріалів зберігати свої експлуатаційні характеристики під дією світлового опромінювання називається світлостійкістю.

Світлові і, особливо, ультрафіолетові промені можуть викликати фотопровідність, хімічні зміни в деяких органічних матеріалах, а також стимулювати процеси, які погіршують їх механічну міцність та еластичність. Під дією світлового опромінювання також прискорюється старіння електроізоляційних матеріалів.

Радіаційна стійкість. Здатність діелектрика зберігати свої експлуатаційні характеристики при взаємодії іонізуючого випромінювання називається радіаційною стійкістю.

До іонізуючого випромінювання відносять:

-          корпускулярне випромінювання (швидкі та повільні нейтрони, осколки ядер,;

-          хвильове випромінювання (жорстке і м’яке рентгенівське випромінювання).

Вплив випромінювання може призвести до низки молекулярних перетворень і хімічних реакцій, які призводять до зміни всіх властивостей матеріалу: електричних, механічних, фізико-хімічних.

Найбільш вразливі до дії випромінювання органічні діелектрики, оскільки в результаті тривалого або інтенсивного випромінювання може виникнути руйнування будь-якого полімеру. Неорганічні діелектрики, таки як кварц, слюда, оксиди берилію і цирконію менш вразливі до впливу випромінювання. 

Дати відповіді на запитання:

 1. Які параметри відносять до фізико-хімічних?

2. Що визначає кислотне число?

3. Що таке розчинність?

4. Що таке хімостійкість?

5. Що таке світлостійкість?

6. Що таке радіаційна стійкість?

 

Законспектувати. Вивчити матеріал.

20.11.2024

Тема уроку: Пробій діелектриків та електрична міцність.

Пробій діелектриків та електрична міцність

Електрична ізоляція не може витримувати прикладену до неї необмежено високу напругу, так як це призведе до її пробивання. Якщо поступово збільшувати прикладену напругу, то відбудеться пробій ізоляції. При цьому різко зменшиться її опір, що призведе до короткого замикання між струмопровідними частинами електрообладнання, які до пробою були розділені ізоляцією. В результаті пробою виникає електрична дуга, яка може розплавити, обвуглити або спалити ізоляцію та струмопровідні частини біля місця пробою.

Напруга, при якій відбувається пробій ізоляції, називається пробивною Uпр.

У місці пробою твердого електроізоляційного матеріалу залишається слід у вигляді отвору (проколу або прориву), ніби ізоляція була механічно пробита гострим твердим предметом.

Отже, пробій твердої ізоляції в електричній машині, апараті, кабелі, тощо є аварією, що виводить даний електричний пристрій з ладу.

Чим товщий шар електроізоляційного матеріалу, тим більша пробивна напруга.

Пробивна напруга Uпр. Є характеристикою шару ізоляції.

Висока пробивна напруга ізоляції може бути одержана двома способами: збільшенням товщини ізоляції між струмопровідними частинами, що знаходяться під напругою, або вибором якіснішого електроізоляційного матеріалу з високою електричною міцністю.

За фізичною сутністю розвитку пробою розрізняють:

1. Електричний пробій – це безпосереднє руйнування структури діелектрика силами електричного поля. Цей вид пробою розвивається практично миттєво.

2. Елетротепловий пробій – він пов’язаний із нагрівом ізоляції в електричному полі діелектричними втратами. Цей процес все підсилюється і, в кінці кінців, діелектрик розплавитися, обвуглитися тощо і виникає пробій.

3. Електромеханічний пробій – підготовлюється механічним руйнуванням матеріалу.

4. Електрохімічний пробій – це вид пробою пов’язаний з хімічними змінами матеріалу в електричному полі. Це пробій поясняється діями на діелектрик хімічно агресивних речовин.

Величина, що характеризує здатність даного електроізоляційного матеріалу протистояти пробою, називається електричною міцністю (пробивною напруженістю) Епр.

Пробивну напруженість поля визначають за формулою:

Епр=Uпр/h, кВ/мм.

Uпр. – пробивна напруга кВ, h –  товщина ізоляції, мм.

Електрична міцність Епр характеризує матеріал.

Висока пробивна напруга ізоляції може бути одержана двома способами: збільшенням товщини ізоляції між струмопровідними частинами, або вибором якіснішого електроізоляційного матеріалу з високою електричною міцністю Епр. Отже електрична міцність Епр є однією з найважливіших характеристик електроізоляційного матеріалу.

Слід мати на увазі, що робоча напруга, прикладена до ізоляції в експлуатаційних умовах, зажди повинна бути меншою за пробивну напругу, тобто ізоляція повинна мати деякий запас електричної міцності.

Дати відповіді на запитання:

 

1. Що відбувається з ізоляцією при збільшенні напруги?

2. Що називається пробивною напругою?

3. Яким чином може бути одержана висока пробивна напруга?

4. Які види є пробою ізоляції?

5. Що називається електричною міцністю?

Законспектувати. Вивчити матеріал.

05.11.2024

Тема уроку: Застосування кремнію германію.

Кремній

Кремній – основний матеріал сучасного П/П виробництва. Він широко використовується для виготовлення П/П приладів і для виготовлення UMC виявляється єдиним П/П матеріалом.

Кремній виявляється одним із самих розповсюджених єлеиентів в земній корі, де його вмісткість становить 29,5 % .

Найбільш розповсюдженим сполученням цього елементу виявляється двоокис кремнію SiO₂. Кремній в вільному стані в природі не зустрічається.

Кремній Si – елемент 4-ї групи ПСЄ Менделєєва. На зовнішній валентній оболочці атома кремнію 4 електрони ∆W кремнія при 20 ⁰С – 1,12 єВ. Концентрація властних носіїв заряду – 3*10¹⁶ , придільна опірність 2,3*10³ Ом*м і різно зменшується при збільшенні концентрації домішок.

При низьких температурах і високому тиску кремній переходить в над провідникових стан, таким чином ρ кремнію зменшується зменшується практично до нуля.

Зовнішнє кремній являє собою темно-сірий матеріал з металевим блиском, твердий і крихкий.

Густина – 2320 кг/м³ , температура плавлення 1414 ⁰С.

Застосування кремнію

Кремній являється базовим матеріалом при виготовленні пленарних транзисторів і інтегральних мікросхем.

Із кремнію виготовляють широкий асортимент дискретних П/П приладів-вимірювачів,імпульсних і СВЧ – діодів, НЧ і ВЧ; потужних і малопотужних біполярних транзисторів, польові транзистори. Робочі частоти планарних транзисторів досягають до 10 ГГн. Із кремнію виготовляється більшість транзисторів.

Широке застосування одержали кремнієві фото чутливі прилади. Кремнієві фотоелементи служать для перетворення сонячної енергії в електричну, використовуються як сонячні батареї. Вони використовуються в системі енергопостачання космічних апаратів.

Германій

Германій відноситься до числа дуже розсіяних елементів, в тому числі дуже часто зустрічається в природі, але присутній в різних мінералах в дуже невеликій кількості. Його наявність в земній корі складає десь приблизно 7 – 10 %.

Чистий германій має металевий блиск, характеризуються високою твердістю і крихкістю.

Кришталевий германій хімічно стійкий в повітрі при кімнатній температурі. При нагріванні до температури вище 50 ⁰С він окислюється з утворенням двоокису GeO₂ . Із-за нестабільності властивостей германій не можу бути використаний в П/П технології, як кремній. Кількість атомів в одиниці об’єму 4,45*10²⁸ м³ ∆n = 0,75 єВ, концентрація власних носіїв 2,5*10¹⁹ м³ , ρ = 0,68 атм. Густина 5360 кг/м³ , температура плавлення нище ніж у кремнію 937 ⁰С.

Застосування германію

На основі германію випускається багато приладів різного призначення, широке розповсюдження одержали викремітельні плоскості діоди і сплавні біполярні транзистори.

Германій використовують також для створення тунельних діодів, точених ВЧ, імпульсивних і СВЧ діодів.

Оптичні властивості германію дають можливість використовувати його для виготовлення фото резисторів і фото діодів, оптичних лінз, фільтрів, модуляторів світла, лічильників ядерних частин.

Дати відповіді на запитання:

1. Застосування кремнію

2. Властивості кремнію

3. Застосування германію

4. Властивості германію

Законспектувати. Вивчити матеріал.

29.10.2024

Тема уроку: Власні і домішкові напівпровідники.

Власні і домішкові напівпровідники. Елементарні напівпровідники

кремній, германій.

При деяких зовнішніх впливах (температури, напруги, світла та ін.) з’являються електрони, енергія яких стає достатньою для виходи із валентної зони і переходу в зону провідності. Ці електрони звільняються від з’язків та стають вільними, створюючи струм електронів.

Вихід електрону з валентної зони приводить до появи в ній незаповненого енергетичного рівня. Вакантний енергетичний стан називається діркою. Воно має некомпенсований позитивний заряд, який дорівнює заряду електрона. В результаті виникає пара електрон – дірка. Цей процес називається генерацією зарядів.

Валентні електрони сусідніх атомів можуть переходити на вільні (незаповнені) енергетичні рівні, утворюючи дірки в іншому місці. Це приводить до того, що дірка в одному місці заповнюється (зникає), а в іншому – виникає, тобто вона буде хаотично переміщуватись по кристалічних гратках, створюючи дірковий струм.

Таким чином, струм в напівпровіднику може бути обумовлений рухом як вільних електронів, так і дірок.

Дірки та електрони при зустрічі можуть з’єднуватись та зникати. Цей процес називається рекомбінацією зарядів.

Вільні електрони та дірки є носіями електричних зарядів: електрони – негативних n, дірки – позитивних p.

В бездомішковому напівпровіднику кількість вільних електронів дорівнює кількості дірок, тобто концентрації електронів n_i та дірок p_i однакові

n_i = p_i

n_i*p_{i =} n_i² = p_i²

Для кремнію p_i = n_i = 1.4*10¹⁰ см ^-3 , для германію p_i = n_i = 2.5*10¹⁰ см ^-3, тобто в кремнію кількість вільних електронів менша ніж в германію завдяки більшої енергії іонізації.

У власному напівпровіднику концентрація електронів та дірок установлюється як результат динамічної рівноваги двох безперервних процесів: генерації та рекомбінації рухомих носіїв.

В електронних приладах частіше застосовують домішкові напівпровідники, які дозволяють змінювати властивості напівпровідників.

Рис. Кристалічні грати домішкових напівпровідників

а — n – типу; б— p – типу

В електроніці застосовують напівпровідники, частину атомів яких заміщують атомами іншої речовини. Такі напівпровідники називаються домішковими напівпровідниками.

3.Основні та неосновні носії зарядів, їх концентрація,механізм розсіянія та рухливості. Не равновісні носії заряду та механізм рекомбінації.

Напівпровідник з електронною електропровідністю

При введенні в чотирьохвалентний напівпровідник домішкових п'ятивалентних атомів (фосфору Р, сурми 8Ь). Чотири електрони атома домішки вступають в зв'язок

з чотирма валентними електронами сусідніх атомів основного напівпровідника. П'ятий валентний електрон виявляється майже не зв'язаним з своїм атомом і при одержанні додаткової незначної енергії, яка зветься енергією активації, відривається від атома і стає вільним. Домішки, які збільшують число вільних електронів, називають донорними або просто донорами,

Атоми п'ятивалентних домішок, які "загубили" по одному електрону, перетворюються в позитивні іони. На відміну від дірок позитивні іони міцно зв'язані з кристалічною решіткою основного напівпровідника, є нерухомими позитивними зарядами і тому не можуть приймати безпосередньої участі в створенні електричного струму в напівпровіднику.

Незначна енергія активації домішок ∆W, яка дорівнює 0,16 еВ для кремнію і 0,01...0,13 еВ для германію, вже при кімнатній температурі приводить до повної іонізації п'ятивалентних атомів домішок і появи в зоні провідності вільних електронів.

Оскільки в цьому випадку поява вільних електронів не супроводжується одночасним збільшенням дірок в валентній зоні, то в такому напівпровіднику концентрація електронів виявляється значно вищою концентрації дірок. Дірки в такому напівпровіднику утворюються лише в результаті розриву ковалентних зв'язків між атомами основної речовини.

Напівпровідники, в яких концентрація вільних електронів в зоні провідності перевищує концентрацію дірок в валентній зоні, називаються напівпровідниками з електронною електропровідністю або напівпровідниками n-типу.

Рухомі носії заряду, яких в напівпровіднику більшість, називають основними. Відповідно ті носії, яких в напівпровіднику менше, називають неосновними для даного типу напівпровідника. В напівпровіднику n типу основними носіями заряду є електрони, а неосновними-дірки.

Напівпровідники з дірковою електропровідністю

• Якщо в кристалі чотирьохвалентного елемента частина атомів заміщена атомами трьохвалентного елемента (галія Gа, Індія Іп ), то для створення чотирьох ковалентних зв'язків у домішкового атома не вистачає одного електрона (рйет-43?а). Цей електрон можна одержати від атома основного елемента напівпровідника за рахунок розриву ковалентного зв'язку. Розрив зв'язку веде до появи дірки, тому що супроводжується створенням вільного рівня в валентній зоні. Домішки, які захоплюють електрони з валентної зони, називають акцепторними або акцепторами. Енергія активації акцепторів ДИ/д складає для германія 0,01. ..0,012 еВ і для кремнію 0,04. ..0, 16 еВ, що значно менше ширини забороненої зони бездомішкового напівпровідника.•

Завдяки малому значенню енергії активації акцепторів вже при кімнатній температурі електрони з валентної зони переходять на рівні акцепторів. Ці електрони, перетворюючи домішкові атоми в негативні іони, втрачають свою здатність переміщуватися по кристалічній решітці і не можуть брати участь у створенні електричного струму.

За рахунок іонізації атомів початкового матеріалу з валентної зони частина електронів потрапляє в зону провідності. Проте електронів в зоні провідності значно менше, ніж дірок у валентній зоні.

Тому дірки в таких напівпровідниках є основними, а електрони - неосновними рухомими носіями заряду. Такі напівпровідники носять назву напівпровідників із дірковою електропровідністю або напіпровідники p – типу.

Висновки:

1.                 5- ти валентний атом донорної домішки перетворюється в позитивний іон донору, оскільки чотири 1-но валентні електрони ідуть на ковалентні зв’язки, а п’ятий електрон залишає атом, утворюючи електронну провідність напівпровідника;

2.                 3-х валентний атом акцепторної домішки перетворюється в негативний іон акцептора, оскільки для ковалентного зв’язку необхідні чотири електрони, один з яких захоплюється атомом акцептора з атома напівпровідника де залишається дірка, що утворює діркову провідність напівпровідника;

3.                 Домішки, утворюючи донорно-акцепторні зв’язки, зміщують зону заборони, що приводить до виникнення напівпровідності германію Ge та кремнію Si.

Законспектувати. Вивчити матеріал.

22.10.2024

Тема уроку: Класифікація напівпровідникових матеріалів.

Напівпровідникові матеріали

1.Класифікація напівпровідникових матеріалів та їх властивості.

До напівпровідників відносяться речовини, які за електричними властивостями займають проміжне місце між провідниками і діелектриками. Питома електропровідність напівпровідників σ = 10²...10^-8 См/м (у діелектриків σ < 10^-12 См/м, у металів σ = 10³...10⁴ См/м).

Другою характерною прикметою напівпровідників є сильна залежність їх електропровідності від температури, концентрації домішок, від впливу світлового та іонізуючого випромінювання, а також від інших енергетичних впливів. У всіх металевих провідників з підвищенням температури

Класифікація напівпровідникових матеріалів

·        На сьогоднішній день кремній (Si) є найбільш широко використовуваним матеріалом у напівпровідникових пристроях. Його поєднання з низькою вартістю сировини, відносно простою обробкою та широким температурним діапазоном робить його найкращим компромісом серед різних конкуруючих матеріалів. Кремній, що використовується у виробництві напівпровідникових пристроїв, в даний час виготовляється з булі, які мають досить великий діаметр, щоб можна було виготовити пластини 300 мм (12 дюймів).

·        Германій (Ge) був широко використовуваним раннім напівпровідниковим матеріалом, проте його теплова чутливість робить його менш корисним, ніж кремній. Сьогодні германій часто легують кремнієм для використання у високошвидкісних пристроях SiGe. IBM є основним виробником таких пристроїв.

·        Арсенід галію (GaAs) також широко застосовується у високошвидкісних пристроях, але до цих пір складно було сформувати кульки великого діаметру з цього матеріалу, обмеживши діаметр розмірами, значно меншими, ніж кремнієві пластини, завдяки чому масове виробництво пристроїв GaAs значно дорожче кремнію.

·        Інші менш поширені матеріали також знаходяться у використанні або досліджуються.Карбід кремнію (SiC) знайшов деяке застосування в якості сировини для синіх світлодіодів (LED) і досліджується для використання в напівпровідникових пристроях, які могли б витримати дуже високі робочі температури та навколишнє середовище з значним рівнем іонізуючого випромінювання. Діоди IMPATT також виготовлені з SiC.Різні сполуки індію (арсенід індію, антимонід індію та фосфід індію) також використовуються в світлодіодах та твердотільних лазерних діодах. Сульфід селену вивчається при виробництві фотоелектричних сонячних батарей.Найбільш поширене використання для органічних напівпровідників - це органічні світлодіоди.

 

Відомо, що електропровідність металів, які є добрими провідниками електричного струму, зумовлена валентними електронами, які обертаються навколо ядер на зовнішніх оболонках. Внаслідок значного перекриття зовнішніх оболонок сусідніх атомів метала ці атоми можуть вільно обмінюватися валентними електронами. Іншими словами, в металах валентні електрони можуть вільно переміщуватись між атомами. Такі електрони називають вільними.

В створенні електричного струму можуть приймати участь лише рухомі носії електричних зарядів. Тому електропровідність речовини тим більша, чим більше в одиниці об’єму цієї речовини знаходиться рухомих носіїв електричних зарядів. В металах практично всі валентні електрони (які є носіями елементарного негативного заряду) являються вільними, що і забезпечує високу електропровідність металів.

Більшість напівпровідників, які широко використовуються в радіоелектроніці, відносяться до кристалічних тіл, атоми яких утворюють просторову решітку. Взаємне притягання атомів, утворюючих кристалічну решітку, здійснюється за рахунок ковалентного зв’язку, тобто загальної пари валентних електронів, які обертаються на одній орбіті навколо цих атомів. Згідно принципу Паулі загальну орбіту можуть мати лише два електрони з різними спинами і тому число ковалентних зв’язків атома визначається його валентністю.

Така кристалічна структура, де всі електрони пов’язані з атомами не повинна проводити електричний струм. Однак під дією зовнішніх сил в напівпровіднику виникає електропровідність.

Дати відповіді на запитання:

1. Класифікація напівпровідникових матеріалів 

2. Застосування кремнію

3. Властивості кремнію

4. Застосування германію

5. Властивості германію

  

Законспектувати. Вивчити матеріал.

15.10.2024

Тема уроку: Провідникові матеріали з великим питомим опором.

Провідникові матеріали з великим питомим опором

Ця група провідникових матеріалів являє собою сплави металів, які володіють великим питомим опором і малим значенням температурного коефіцієнта питомого опору.

З цих сплавів виготовляють термостабільні резистори та інші вироби, електричний опір яких практично не залежить від температури.

Сплави великого опору застосовують для електровимірювальних приладів (шунти, компенсаційні, додаткові і зразкові опори), реостатів та електронагрівальних елементів.

Найбільш поширені сплави на мідній основі манганін та константан.

Манганін. Це сплав міді (85%) з нікелем (3%) і марганцем (12%). Колір манганіна – жовтий. Густина 8400 кг/м³, температура плавлення 960⁰С, Питомий об’ємний опір Рv=0,42 – 0,48 мк Ом м, робоча температура 200⁰С.

З нього виготовляють шунти, додаткові опори приладів, дріт Ø від 0,02 до 6,0 мм, обмотувальні проводи з емалевою ізоляцією. Питомий опір мало залежить від температури.

Константан. Це сплав міді (58 -60%) з нікелем (32 – 40%) і марганцем (1 – 2%). Колір – сріблясто-жовтий, густина 8900 кг/м³, температура плавлення 1260⁰С, питомий об’ємний опір Рv=0,48-0,52 мк Ом м, робоча температура 500⁰С.

З нього виготовляють дріт Ø від 0,05 до 5,0 мм, реостати, термопари, електронагрівальні елементи.

Ніхром. Це сплав нікелю (55-61%) з залізом (19,5-28,5%), хромом (15-18%) та марганцем (1,5%). Ці хімічні елементи містить марка Х15Н60. Колір темний. Густина 8300 кг/м³. Температура плавлення 1750⁰С. Питомий об’ємний опір Рv=1,0-1,2 мк Ом м. Робоча температура 1000⁰С.

З нього виготовляють реостати, електронагрівальні елементи, дріт для паяльників і електропечей.

Хромоалюмінієві сплави фехраль та хромаль набагато дешевші ніхромів, оскільки хром та алюміній порівняно дешевші та менш дефіцитні. Але вони менш технологічні, більш тверді та крихкі, З них виготовляють дріт великого діаметру та стрічки з великим поперечним перерізом, тому їх використовують в електронагрівальних пристроях великої потужності та промислових електричних печах.

Дати відповіді на запитання: 

1. Де застосовують матеріали з великим питомим опором?

2. Надати характеристику манганіну.

3. Надати характеристику константану.

4. Надати характеристику ніхрому.

Законспектувати. Вивчити матеріал.

08.10.2024

Тема уроку: Провідниковий алюміній та його сплави

Провідниковий алюміній та його сплави

 Алюміній – це сріблясто-білий легкий і пластичний метал. Він є другим після міді провідниковим матеріалом завдяки його великій провідності і стійкості проти корозії. Алюміній в 3,5 рази легше міді, густина його 2700 кг/м³, температура плавлення 660⁰С, питомий електричний опір Р=0,027 мк Ом м.

На повітрі швидко окислюється та вкривається тонкою оксидною плівкою з великим електричним опором, яка захищає його від подальшої корозії. При з’єднанні з іншими металами обов’язково повинна бути ізоляція (наприклад, лакуванням).

З алюмінію виготовляють шини, проводи, литі роторні обмотки для електромашин, фольгу для конденсаторів.

Промисловість виготовляє провідниковий алюміній 13 марок з різною ступеню чистоти. Алюміній  марок А999 має 0,001% домішок, А995 – 0,005% домішок застосовують для виготовлення фольги для конденсаторів.

Менш чистий алюміній марок А97 та А95 використовують для виготовлення корпусів електролітичних конденсаторів.

Промисловість випускає алюмінієвий дріт таких марок: АМ – м’який, АНТ – напівтвердий, АТ – твердий. З нього виготовляють проволоку діаметром від 0,08 до 10 мм і шини прямокутного перерізу.

Алюмінієві проводи та струмоведучі деталі з’єднують гарячою та холодною зваркою, а також пайкою. Холодне зварювання проводять в спеціальних пристроях під великим тиском за рахунок дифузії кристалів.

Погано обробляється різанням.

Сплави алюмінію мають малу питому вагу, високі механічні властивості, легко обробляється різанням і штампуванням, стійкі проти корозії, високу електропровідність.

Сплав альдрей – містить 0,3-0,5% міді, 0,4-0,7% кремнію, 0,2-0,3% заліза, решта алюміній. Має підвищену механічну міцність (у 2 рази міцніше алюмінію), питомий електричний опір 0,032 мк Ом м. Сплав альдрей використовують для виготовлення проводів ліній електропередачі.

Силумін – це сплав алюмінію з кремнієм, вміст якого до 13%. Маркірують АЛ1, АЛ2 і до АЛ5. Цифра порядковий номер. Добре обробляється різанням, газовому і аргонодуговому зварюванню.

З нього виготовляють корпуси, компресори, блоки циліндрів внутрішнього згоряння, корпуси асинхронних двигунів потужністю до 4 кВт.

Дуралюмін – це сплав алюмінію з міддю (4%), магнієм (0,5%) і марганцем (0,5%). Має назву від французької dur – твердий. Позначають Д1, Д16, Д18. Цифри – це умовний номер.

Добре зварюється, гартується, для захисту від корозії листові дуралюміни піддають плакуванню, тобто покривають тонким шаром чистого алюмінію, який після окислення захищає основну конструкцію. Широко застосовують в літакобудуванні, для виготовлення кузовів вантажних автомобілів, будівельних конструкцій, труб, з Д18 заклепки.

Магналій – це сплав алюмінію з магнієм, вміст якого 0,4-1,6%. Марки АМг 1 – Амг 6. Число це порядковий номер. Добре обробляються тиском, добре зварюються, стійкі проти корозії. Ці сплави використовують для виготовлення трубопроводів, бензобаків, віконних рам, віконних конструкцій.

Авіалі –це сплави на основі системи алюміній-магній-кремній, які маркуються літерами АВ, АД і цифрами – умовними номерами сплавів, наприклад, АД31, АД33, АД35, АВ. Ці сплави мають вищу пластичність у гарячому й холодному станах, ніж дуралюміни, але поступаються за показниками міцності. Гартуються при температурі 520-530⁰С з охолодженням у воді.

Застосовують авіалі для виготовлення деталей і елементів конструкцій у літако- й вертолітобудуванні, а також кованих деталей двигунів, барабанів коліс, рам, дверей тощо.

Дати відповіді на запитання: 

  1. Надати характеристику алюмінію.

2. Що виготовляють з чистого алюмінію?

3. Надати характеристику сплаву альдрей.

4. Надати характеристику сплаву силумін.

5. Надати характеристику сплаву дуралюмін.

Законспектувати. Вивчити матеріал.

08.10.2024

Тема уроку: Надпровідникові матеріали

Надпровідникові матеріали

При зниженні температури питомий електричний опір металів зменшується і за дуже низьких (кріогенних) температур електропровідність металів наближається до абсолютного нуля.

У 1911 році при охолодженні кільця із замороженої ртуті до температурі -268,8⁰С голландський вченій Г. Камерлінг – Оннес виявив, що електричний опір кільця раптово падає до нуля і його практично неможливо виміряти. Це явище називають надпровідністю, а матеріали – надпровідниками.

Температура, при який відбувається перехід матеріалу в надпровідниковий стан, називається критичною температурою Т_кр над провідникового переходу.

Особливість надпровідників полягає у тому, що одного разу наведений у надпровідному контурі електричний струм буде тривалий час (роками) циркулювати по цьому контурі без помітного зменшення своєї сили. Подібно постійному магніту такий контур утворює у навколишньому середовищі магнітне поле.

Зараз відомо 27 надпровідників у вигляді чистих металів: як алюміній – Т_кр= -272⁰С,

свинець – Ткр= -265,8⁰С, ртуть – Т_кр= - 268,8⁰С, цинк –Т_кр= -272,1⁰С, олово – Ткр=-269,3⁰С та інші та понад тисячу сплавів.

Провідники електричного струму, як срібло, мідь, золото не мають властивостей надпровідності.

Не мають надпровідності і феромагнітні матеріали: залізо, кобальт, нікель та їх сплави.

Надпровідники використовують при створенні: електричних машин і трансформаторів малих розмірів, кабельних ліній для передачі енергії великої потужності на великі відстані, хвильоводів, накопичувачів енергії та пристроїв пам’яті, магнітних лінз електронних мікроскопів, котушок індуктивності.

Дати відповіді на запитання: 

 1. Що спостерігається  у металах при їх охолодженні?

2. Що таке надпровідність?

3. Які метали володіють надпровідністю?

4. Які провідникові метали не володіють надпровідністю

Законспектувати. Вивчити матеріал.

04.10.2024

Тема уроку: Провідникова мідь та її сплави

Провідникова мідь та її сплави                 
За обсягами виробництва мідь посідає третє місце після заліза та алюмінію. Запаси її у земній корі дорівнюють 0,01 %. Мідь одержують із сульфідних руд, які мають від 0,5 до 5% міді.     Чиста мідь – це в’язкий пластичний важкий рожево-червоний метал, густина якого становить D=8920 кг/м3, температура плавлення – 1083оС, твердість – НВ 450, відносне видовження – 50%. На повітрі мідь окислюється повільно, покриваючись тонкою плівкою, яка захищає її від подальшого окислення. По теплопровідності мідь займає перше місце серед металів. Висока провідність і стійкість проти корозії в поєднанні з високою пластичністю роблять мідь основним матеріалом для проводів. Мідь у чистому вигляді для виготовлення деталей машин не застосовують – погано обробляється різанням.
Мідь – один із найкращих провідників струму після срібла. Питомий електричний опір її становить Р=0,017 мкОм м. Технічну чисту мідь маркують М0, М1, М2, М3, М4 залежно від вмісту домішок у відсотках чистої міді – від 99,95 до 99,0% відповідно. М0 – 99,95% чистої міді, 0,05% домішки, в т. ч. 0,02% кисню.
Із чистої міді виготовляють проводи Ø до 0,005 мм і стрічки товщиною до 0,1 мм.
При холодному протягуванні одержують тверду мідь марки МТ, яка має високу міцність, твердість і пружність при згинанні. З неї виготовляють контактні проводи і колекторні пластини.
Якщо мідь відпалити, тобто нагріти до температури 300-500оС без доступу повітря, то одержують м’яку,( відпалену) мідь марки ММ.
З м’якої міді виготовляють обмотувальні проводи і кабелі.
Бронзи – це сплави міді з оловом, алюмінієм, марганцем, кремнієм, берилієм, свинцем.
Маркують бронзи літерами Бр, далі літерами позначають елементи, що входять до складу бронзи: О – олово, Ц – цинк, А – алюміній, С – свинець, Ж – залізо, Мц – марганець, Б – берилій. Після цього цифрами вказують середній вміст елементів у відсотках (вміст міді цифрами не вказують). Наприклад, марка БрОЦ4-3 означає, що бронза містить олова 4% і цинку 3%, решта – мідь; БрОЦС5-5-5 – бронза містить олова, цинку і свинцю по 5%, решта – мідь.
Олов’янисті бронзи  (БрО3, БрО6, БрО10 та інші)  застосовують для виготовлення фольги, сітки, дріт, прутки, стрічки, для антифрикційних деталей тощо.
Алюмінієві бронзи (БрА5, БрА7, БрАЖ9-4 та інші)  застосовують для виготовлення шестерень, втулок, сідел клапанів та інших навантажених деталей, які працюють в умовах тертя.
Марганцеві бронзи (БрМц5, БрМцС20-5) мають високу пластичність, корозійну стійкість , жароміцність. З них виготовляють деталі для теплоелектростанцій, котли, вентилі, арматуру тощо.
Свинцевисті бронзи (БрС30, БрОС5-25) широко використовуються у машинобудуванні як антифрикційний матеріал.
Кремнієві бронзи (БрКН1-3, БрКМц3-1) застосовують для виготовлення прутків, смуг, виливки, заготовки для виробів, які працюють за температур до 500оС.
Берилієві бронзи (БрБ2) використовують для важливих пружин і пружних контактів. Ця бронза працює в температурному інтервалі від -250 до +250оС і не дає іскру. З неї виготовляють пружні контакти, пружини, без іскровий інструмент для ведення вибухонебезпечних гірничих робіт.
З бронзи також виготовляють стрічки, проволоку, струмоведучі пружини, а також виготовляють проводи для ліній електричного транспорту.
Латуні – це сплав міді з цинком, вміст якого до 45% та іншими легуючими елементами до 9%. Латуні бувають простими та складними. Позначають літерою Л і цифрами, що показують вміст міді у відсотках (наприклад, сплав Л62 містить 62% міді і 38% цинку). Латунь марки ЛС59-1Л  (59% міді, 1% свинець, 40% цинку, Л - ливарна). З неї виготовляють арматуру, фасонне лиття, втулки. З простих латуней виготовляють прутки, стрічки, гільзи патронів, радіаторні трубки, дріт, фольгу. Латунь Л80 має колір золота. Використовують її при виготовленні ювелірних і декоративних виробів, а також для відповідальних деталей.
 Складні латуні позначають літерою Л і після літери інших елементів (О – олово, С – свинець, Ж – залізо, Ф – фосфор). Латунь ЛАЖМц66-6-3-2 – містить міді 66%, алюмінію – 6%, заліза – 3%, марганцю – 2%, решта 23% цинку. З неї виготовляють черв’ячні гвинти для важких умов праці.
З латуні виготовляють проволоку, прутки, стрічки, полоси, листи, труби.

Дати відповіді на запитання: 

1. Надати характеристику міді.

2. Що виготовляють з чистої міді?

3. Що називають бронзою?

4.Що називають латунню?
2.  Законспектувати. Вивчити матеріал.

01.10.2024

Тема уроку: Будова металевих провідникових матеріалів

Будова металевих провідникових матеріалів
Тверді тіла розподіляють на кристалічні та аморфні. Кристалічні тіла при нагріванні залишаються  твердими до певної температури (температурі плавлення), при якій вони переходять до рідкого стану.
Аморфні тіла при нагріванні розм’якшуються у великому температурному інтервалі; спочатку вони стають в’язкими і лише потім переходять у рідкій стан.
Всі метали та їх сплави –кристалічні тіла.
Металами називають хімічні елементи, характерними ознаками яких є непрозорість, блиск, висока електро- і теплопровідність, пластичність, а для багатьох металів властивість зварюватись.
Для металів характерно є те, що вступаючи в хімічні реакції з елементами, які є неметалами, вони віддають останні свої зовнішні валентні електрони.
Метали мають на зовнішніх оболонках 1-2 електрона, а неметали – 5-8 електронів.
Чисті хімічні елементи металів (наприклад, залізо, мідь, алюміній та інші) можуть створювати більш складні речовини, у склад яких входять декілька елементів – металів. Такі речовини називають металевими сплавами.
Для визначення кристалічної структури металів застосовують поняття кристалічна гратка.
Кристалічна гратка – це уявна просторова сітка, у вузлах якої розташовуються атоми (іони), які створюють метал.
У металів атоми розташовані у визначеному геометричному порядку, а у аморфних (скло, пластмаси) атоми розташовуються безпорядно, хаотично.
Поняття кристалізація. Це перехід металу з рідкого стану у твердий. Процес кристалізації залежіть від температури і протікає протягом деякого часу.
Типи кристалічних граток у різних металів різні. Найбільш часто зустрічаються гратки:
 Об’ємно-центро кубічна (ОЦК) – має 9 атомів. Таку гратку мають метали: залізо при температурах до 911⁰С, та з 1392 до 1539⁰С, хром, ванадій, молібден, вольфрам.
Граноцентріро кубічна (ГЦК) – має 14 атомів. Таку гратку мають метали – залізо при температурах від 911 до 1392⁰С, мідь, алюміній, нікель, свинець, срібло, платина.
Гексогональна щільно пакована (ГЩП) – має 17 атомів. Таку гратку мають метали магній, цинк, берилій, кадмій.
Є поняття алотропія.
Алотропія – це здатність металу у твердому стані мати різні кристалічні гратки. Алотропію мають залізо та олово. Залізо ми вже побачили, а у олова – при кристалізації зменшується об’єм.

Дати відповіді на запитання: 

1. Які тіла називають кристалічними?
2.      2. Які тіла називають аморфними?
3.      3.  Надати характеристику об’ємно-центрірованої кубічної гратки.
4.      4. Надати характеристику гранєцентрірованої кубічної гратки. 

 Законспектувати. Вивчити матеріал.

 

25.09.2024

Тема уроку: Механічні властивості матеріалів

Механічні параметри матеріалів

Для порівняння якісних характеристик матеріали випробують на міцність, пружність, пластичність, твердість, ударну в’язкість тощо.

Міцність – це здатність матеріалів чинити опір дії сил при розтягуванні, витримувати їх, не руйнуючись.

Пружність – це здатність матеріалів відновлювати форму і об’єм після зняття навантаження.

Пластичність – це здатність матеріалів необоротно змінювати форму і об’єм під дією зовнішніх сил, не руйнуючись.

Твердість – здатність матеріалу протидіяти проникненню в нього більш твердішого матеріалу.

Матеріали на твердість випробують методами:

1. Брінелля – число твердості позначають літерами НВ і поруч вказують число в кг/мм².

У випробуваний зразок матеріалу  на спеціальному пресі вдавлюють стальну загартовану кульку Ø10, 5 і 2,5 мм в залежності від товщини матеріалу. Якщо товщина зразка більше 6 мм – 10мм, від 6 до 3мм – 5мм, менше 3мм – 2,5мм Ø кульки.

За допомогою спеціального мікроскопа вимірюється діаметр відбитка в мм.

2. Роквелла – випробують більш тверді матеріали. В зразок вдавлюють алмазний або твердосплавний конус з кутом при вершині 120^о – для дуже твердих та середніх та твердих, або стальну загартовану кульку Ø1,59 мм – в м’які та середні матеріали.

Випробування здійснюють на твердомірі, якій має три шкали А, В, С. Значення твердості визначається в умовних одиницях Роквелла.

Для дуже твердих матеріалів застосовують шкалу А і позначають НRА 70.

Для середніх і твердих – шкалу С і позначають НRС (від 20 до 70).

Для м’яких та середніх – шкалу В і позначають НRВ до 100.

3. Віккерса – в зразок вдавлюють алмазну чотиригранну піраміду з кутом при вершині 136^о. Твердість позначають НV 500. Методом Віккерса можна визначити твердість будь-яких матеріалів – від найм’якших і до алмаза  (практично до 9000 МПа).

Ударна в’язкість характеризує міцність металу під час дії на нього ударного навантаження.

На ударну в’язкість метали випробують на маятниковому копрі.

Дати відповіді на запитання: 

1. На які механічні параметри випробують матеріали?

2. Що називається твердістю?

3. Якими методами випробують матеріали на твердість?

 Законспектувати. Вивчити матеріал.

17.09.2024

Тема уроку: Теплові параметри матеріалів

При підвищенні температури що спостерігається у діелектриків?

Питомий електричний опір – зменшується.

Діелектричні втрати – збільшуються.

Пробивна напруга і електрична міцність – зменшується.

При підвищенні температури електроізоляційних матеріалів опір ізоляції, пробивна напруга і електрична міцність зменшуються, а кут діелектричних втрат tgð збільшується.

Основними тепловими параметрами матеріалів є:

Температура плавлення – визначають у матеріалах кристалічної структури, а це метали, які можуть переходити з твердого стану в рідкий при певній температурі:

Мідь – 1083^оС;       Срібло – 961^о                                  Магній – 651^оС;

Алюміній – 660^оС;             Золото – 1063^о               Титан – 1670^оС;

Свинець – 327^оС;               Платина – 1770^о         Ртуть - -38,86^оС.

Олово – 231,9^оС;                Залізо – 1539^оС;

Цинк – 419,5^оС;      Вольфрам – 3400^оС;

Температура розм’якшення – це характерно для аморфних матеріалів (смоли, бітуми, скло та інші). У цих матеріалів перехід з твердого стану в рідкий відбувається не при певній температурі, а у деякому інтервалі температур. При нагріванні матеріал спочатку розм’якшується, а потім переходить в в’язко текучий стан.

Теплостійкість – це стійкість матеріалу проти короткочасного нагрівання. Строк служби ізоляції 15-20 років. При підвищенні температури строк їх служби різко зменшується.

 

 Нагрівостійкість – це здатність електроізоляційного матеріалу тривалий час витримувати окрему температуру без ознак руйнування.

Для електроізоляційних матеріалів встановлено 7 класів нагрівостійкості:

Клас V -90⁰С (полістирол, поліетилен, картон, папір, шовк та інші);

Клас А – 105⁰С (просочені лаками тканини, пластмаси – гетинакс, текстоліт);

Клас Е – 120⁰С (клеєні слюдяні матеріали (міканіти), матеріали на основі скловолокна);

Клас В -130⁰С (лавсанові плівки, склотекстоліт);

Клас F – 155⁰С (матеріали на основі слюди, азбесту і скловолокна просочені епоксидним лаком);

Клас Н – 180⁰С (кремнійорганічні лаки, а також матеріали із слюди та скляних волокон);

Клас С – 220⁰С (електрокераміка, скло, слюда, фторопласт).

Морозостійкість – властивість електроізоляційного матеріалу працювати без погіршення при низьких температурах.

Наприклад, гума при температурі – 60⁰С розкришується як скло.

Проводи з полі хлорвініловою ізоляцією не рекомендується розмотувати з барабана при температурі -10⁰С.

Температура спалаху у рідких діелектриків – це температура при який пари і гази, які утворилися при нагріванні рідкого діелектрика, спалахують при зіткненні їх з відкритим полум’ям.

Дати відповіді на запитання: 

1. Які теплові параметри встановлені для матеріалів?

2. Чому при температурі -10⁰С і нижче не можна розмотувати проводи з поліхлорвініловою ізоляцією?

 Законспектувати. Вивчити матеріал.

03.09.2024

Тема уроку: Класифікація електротехнічних матеріалів

Класифікація електротехнічних матеріалів

Матеріали за електропровідністю розподіляють на:

1. Провідникові – мідь, алюміній, ртуть – ці метали найбільше застосовують як провідники струму, але високу електропровідність мають метали як срібло і золото. Їх не застосовують в провідниках обмежене із-за того, що в природі їх мало і вартість їх висока.

Є провідникові матеріали з великим опором, це:

1. Манганін – це сплав міді (85%) з марганцем (12%) і нікелем (3%). Робоча температура 200^оС.

2. Константан – це сплав міді (58,5%) з нікелем (40%) і марганцем (1,5%). Робоча температура 500^оС.

3. Ніхром – сплав нікелю з хромом і залізом. Робоча температура 1000^оС.

Ці матеріали застосовують в електронагрівальних елементах.

2. Електроізоляційні матеріали (діелектрики), це:

- газоподібні діелектрики – повітря і гази (азот, водень, вуглекислота і елегаз;

- рідкі діелектрики – мінеральні масла і синтетичні рідини.

- тверді органічні діелектрики – поліетилен, полістирол, поліпропілен, органічне скло;

- тверді неорганічні діелектрики – слюда, скло, фарфор, азбест, кераміка, гума.

3. Напівпровідникові матеріали

За питомим електричним  опором вони займають проміжне положення між провідниками і діелектриками.

До них відносяться:

Германій – з нього виготовляють напівпровідникові випрямлячі, діоди, тріоди, транзистори, підсилювачі.

Кремній – йде на виготовлення напівпровідникових приладів, випрямлячів, діодів, транзисторів, підсилювачів.

Селен – з нього виготовляють випрямлячі, фотоелементи, фоторезистори.

Карбід кремнію – з нього виготовляють випрямлячі, вентильні розрядники (на електролініях).

4. Магнітні матеріали – поділяються на магнітом’які і магнітотверді.

Магнітом’які – це електротехнічна сталь, альсифер, пермалой, пермінвар – застосовують для виготовлення магнітопроводів трансформаторів, електричних машин, магнітопроводи вимірювальних приладів.

Магнітотверді – застосовують для виготовлення постійних магнітів, а також в приладах для запису і зберіганні інформації (звукової, цифрової, відеоінформації).

Питання для закріплення

1.Які матеріали застосовують як провідники струму?

2. На які види поділяються діелектрики?

3. Які матеріали відносяться до напівпровідників?

Законспектувати. Вивчити матеріал.