Конспект лекций по материаловедению - реферат

1. Связи атомов и молекул.

В-во в жестком, водянистом и газообразном состоянии либо состоянии плазмы состоит из атомов, молекул, ионов.

Молекула – из 1 либо нескольких атомов – меньшая часть вещества, владеющая его хим качествами.

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов.

Атом, отдавая либо присоединяя электрон, преобразуется в “+” либо ” - ” заряженный ион.

Размеры Конспект лекций по материаловедению - реферат атома колеблются от 1-го до нескольких ангстрем.

1А=10-10 м

Зависимо от строения наружных электрических оболочек атом в молекуле образует разные хим связи.

Ковалентная связь - появляется при обобществлении электрона 2-мя примыкающими атомами.

К примеру, H2

На рисунке а) показана планетарная модель атома и молекулы b).

При движении электрона м/у Конспект лекций по материаловедению - реферат ядрами создается вроде бы излишек “-” заряда. Это содействует сближению атомов и прочности их связи.

Неорганические вещества могут иметь высшую твердость, тугоплавкость, хим инертность.

К примеру алмаз имеет max твердость , а температура разложения корбида кремния SiC = 2600◦ C. Валентная связь типична и для органического вещества.

Если центры одинаковыхпо величине “+”и”-” зарядов совпадают, то молекула Конспект лекций по материаловедению - реферат неполярна (рис 1.1)

Если центры не совпадают, то молекла полярна (диполь с моментом p=ql)

онная связь – обоснована притяжением “+”и”-” ионов.

Молекула с ионной связью полярна. Ионная связь так же высокопрочна , к примеру tплавления Al2 O3 =2040◦ C.

tплавления MgO =2800◦ C.

Железная связь существует в системе из “+” заряженных Конспект лекций по материаловедению - реферат ионов, находящихся в среде всободных электронов “электрический газ”.

Из-за ”электрического газа” металлы владеют высочайшей тепло и электро проводностью. Железная связь высокопрочна. У вольфрама tплавления =3380◦ C.

Моллекулярные связи

Есть м/у отдельными молекулами за счет электростатического напряжения имеющихся в их зарядов обратных символов(силы ванДер Ваальса). Эти связи задерживают совместно Конспект лекций по материаловедению - реферат молекулы с жестком водороде, азоте и др.

Особенным видом молекулярной связи является связь, осуществляемая через ион водорода, расположенный м/у 2-мя ионами примыкающих молекул. Водородная связь имеется в воде и неких органических соединениях, а так же в кристаллах.

§2 Строение твердого вещества

Твердые вещества бывают:

Кристаллическими

Бесформенными

Кристалло-аморфными

Кристаллическое тело может состоять Конспект лекций по материаловедению - реферат из отдельного кристалла – монокристалл либо из огромного числа малеханьких кристаллов(зернышек), соединенных м/у собой - поликристалл(металлы, керамики, горные породы).

Монокристаллы обычно анизотропны(те их характеристики зависят от направления).

В кристалле атомы занимают положения, именуемые узлами кристаллической решетки, которая состоит из временами циклических простых ячеек – далекий порядок.

Локальные отличия от постоянного Конспект лекций по материаловедению - реферат расположения частиц именуются недостатками кристаллической решетки. (Незанятые узлы в кристаллической решетке – вакансии, смещение атома из узла в междуузелье, внедрение в решетку чужеродного атома либо иона именуют точечными деффектами).

Точечные недостатки кристаллической решетки:

Пустой узел

Свой ион в междуузелье

Чужеродный ион в муждуузелье

Есть и линейные недостатки. В данном случае искажение кристаллической решетки захватывает Конспект лекций по материаловедению - реферат не одну простую ячейку, а ряд примыкающих (дислокации и двойники).

У бесформенного тела определенный порядок расположения атомов соблюдается исключительно в границах простой ячейки – ближний порядок.

Бесформенное вещество нередко именуют переохлажденной жидкостью, тк ближний порядок существует и в воды. Вещества могут находиться как в кристаллическом, так и Конспект лекций по материаловедению - реферат в бесформенном состоянии, зависимо от скорости остывания. К примеру, в кристалле и стеклообразном кварце простая ячейка построена в виде тетраэдра, в центре которого находится атом кремния, а верхушках – кислорода. В бесформенном кварце эти ячейки хаотически направлены относительно хоть какой проведенной плоскости. В кристалле же все атомы размещены не только лишь под Конспект лекций по материаловедению - реферат одним пространственным углом, да и сохранят плоскую симметрию, которой обосновано чередование атомов Si и O.

Бесформенные вещества не имеют верно выраженной t плавления и перебегают из твердого состояния в жидкое равномерно размягчаясь. Некие имеют смешанную аморфно-кристаллическую структуру, к примеру глиняние материалы(неорганические материалы, приобретенные объединением неметаллических частиц).

§3 Характеристики поверхности Конспект лекций по материаловедению - реферат и объема

Термическое расширение – способность материала расширяться при нагревании. Характеризуется коэффициентом линейного расширения a, показывающим на какую долю начальной длины расширяется тело при повышении t на 1 градус.

Для металлов a=(10-20)*10-6 град-1

Для керамик и полимеров a=(3-5)*10-6 град-1

Теплоемкость – способность материала при нагревании всасывать определенное количество тепла. Характеризуется Конспект лекций по материаловедению - реферат удельной теплоемкостью С [Дж/(кг*к)]

Для металлов С=0,76-0,92 к Дж/(кг*к)

У органических материалов теплоемкость выше, к примеру Сдревесины =2,7 к Дж/(кг*к)

Теплопроводимость – способность материала передавать тепло через толщу от одной собственной поверхности к другой. Характеризуется коэффициентом теплопроводимости l [Вт/(м*к)].

Из всех веществ меньшей l обладает Конспект лекций по материаловедению - реферат воздух в виде недвижных пузырьков воздуха – 0,023 Вт/(м*к) – потому пористость материала понижает его теплопроводность. Тк l воды в 25 раз > l воздуха, то с повышением влажности материала теплопроводимость растет.

Гигроскопичность - способность всасывать водяные пары из воздуха. Поглощение(сорбция) водяных паров сопровождается капиллярной конденсацией те сжижением пара в воды, а Конспект лекций по материаловедению - реферат время от времени и хим взаимодействиями с материалом – химосорбцией, которая , к примеру, усугубляет изоляционные характеристики вещества.

Электропроводность - способность материала проводить электронный ток. Характеризуется удельной проводимостью d [Oм-1 *м-1 ]. Величину r=1/d именуют удельным сопротивлением; Для имеющегося сопротивления R эталона длиной L с неизменным поперечным сечением S

Электропроводность Конспект лекций по материаловедению - реферат различают по типу главных носителей зарядов: ионная, электрическая, малионная.

Огнеупорность – способность материала без размягчения и приметной деформации выдерживать долгие воздействия температуры > 1580°С. К огнеупорным материалам относят карбид кремния, применяемый для электрообогревателей.

Радиационная стойкость – способность сохранять характеристики при воздействии корпускулярного и электрического излучения высочайшей энергии. К корпускулярному излучению относятся резвые и неспешные нейроны Конспект лекций по материаловедению - реферат, осколки ядер, a, b - частички; к волновому излучению относят рентгеновские и лучи.

Нередко радиационную стойкость выражают нужным числом частиц на единицу площади для ухудшения черт, к примеру нейрон / м2 .

Полупроводниковые материалы повреждаются дозой 1018 нейрон / м2 . Многие диэлектрики владеют наилучшей радиационной стойкостью, выдерживая дозы 1022 нейрон / м2 .

Пластичность Конспект лекций по материаловедению - реферат – способность материала сохранять остаточную деформацию после снятия нагрузки. Чертами пластичности являются относительное остаточное удлинение

И относительное остаточное сужение

§4 Сопротивление разрушению.

Главным из этих параметров является крепкость те способность объекта принимать нагрузку без разрушения. Крепкость охарактеризовывают зависимостью долговечности (времени до разрушения от напряжения).

Кривые долговременной прочности при различных температурах T1 >T2 >T Конспект лекций по материаловедению - реферат3

Чем больше неизменное напряжение s, тем меньше долговечность.

Кривые долговременной прочности стремятся к асимптоте s=s0 . Напряжение s0 – предел прочности . Ему отвечает нескончаемо большая долговечность, те без превышения этого напряжения тело не разрушается.

Ограниченная долговечность при s>s0 указываетна то, что под действием нагрузки в материале скапливается повреждение. Эксперементальные исследования Конспект лекций по материаловедению - реферат этого процесса проявили, что он включает миграцию изъянов кристаллической решетки, их объединение, создание микротрещин, постепенное повышение их концентрации, объединение микротрещин с образованием магистральной трещны, развитие магистральной трещинкы с постепенным ускорением(до скорости, соизмеримой со скоростью звука).

В реальных материалах существую недостатки. Долговечность изделий из таких материалов отределяется временем развития Конспект лекций по материаловедению - реферат до критичных размеров изъянов, имеющихся в изделии. Старт изъянов происходит при s>s0 . Более небезопасными недостатками являются трещинкы, в устье которых сходяться межатомные состояния.

Развитию тещины предшествуют плвстические и микропластические деформации перед фронтом трещинкы, что при нагрузке приводит к несовпадению рельефа в устье трещинкы.

Устье трещинкы в кристаллическом Конспект лекций по материаловедению - реферат теле; стрелками отмечены зоны с остаточной деформацией. Микропластические деформации развиваются в границах 1-го либо нескольких зернышек; предстоящее их развитие сдерживается границами зернышек.

Это несовпадение вызывает шумы трения перед окончанием разгрузки. Современная статическая аппаратура позволяет регистрировать эти шумы и тем без разрушения издеоия определять нагрузку L0 , отвечающую s0

Медленние развитие Конспект лекций по материаловедению - реферат трещинкы под нагрузкой L может длиться часы, деньки и доже годы зависимо от дела L/L0 . Это развитие закончиться чертовским разрушение те разделением объекта магистральной трещинкой. Условие этого разрушения определено Гриффитсом-Ирвиным, как

, где s - напряжение

a – длина трещинкы

Y – коэфициент, учитывающий форму недостатка, а так же соотношение его разрмеров и Конспект лекций по материаловедению - реферат размеров тела.

K – коэфициент интенсивности напряжений. Kc критичное значение K для данного материала (охарактеризовывает сопротивление материала, трещиностойкость, нередко именуется вязкостью разрушения)

Как ясно из условия Гриффитса предел прочности те тем меньше, чем больше размер имеющегося в теле недостатка. С уменьшением размера тела миниатюризируется и наибольший рамер небезопасного Конспект лекций по материаловедению - реферат жефекта, а значение sпр увеличивается. Этот эффект получил заглавие масштабного фактора и обширно употребляется для сотворения прочных материалов. Если из массы, применяемой для пиготовления оконного стекла вытянуть нити d=1мм и соткать из их стекло – ткань, а потом склеить ее слои, то предел прочности такового материала возрастает в 20 раз.

Для Конспект лекций по материаловедению - реферат резвой оценки предела прочности без разрушения нередко употребляют пробу на твердость.

Твердость – это способность материала противостоять проникновению в него другого тела. Твердость определяется способом царапания либо способом вдавливаия каменного шарика (твердость которого повышена термической обработкой). В инжинерной практике употребляют пробу Бренеля, вдавливая в поверхность каменный шарик. Твердость по Бринелю HB=F Конспект лекций по материаловедению - реферат/S F – наибольшее значение приложенной нагрузки, S – площадь сферической поверхности отпечатка.

Термостойкость – стойкость тепловых удатов те срапроивление разрушению при резвой смене температур.

Ее оценивают по числу термоциклов, нужных ля разрушения эталона.

Хим стойкость – стойкость против коррозии (разьедание, разрушение под действием среды). Охарактеризовывают или массой вещества, притерпевающей хим изменение за Конспект лекций по материаловедению - реферат какое – или время, или измением других параметров. Время от времени выделяют стойкость против био воздействия те сопротивление разрушению микробами.

Глава 2 Конструкционные материалы

§1 Черта главных классов.

Отличительной особенностьюновых направлений техники является интенсификация рабочих процессов, что связано с ростом рабочих t и давления, ускорением электронных перевоплощений. В связи с эим Конспект лекций по материаловедению - реферат конструкционные материалыдолжны владеть механической прочностью, огнеупорностью, хим и терм стойкостью.

Материалы, владеющие при высочайшей t сверхпроводниковыми, диэлектрическими и оптическимии качествами именуются конструкционными.

В текущее время выделяют 4 осноных класса кострукционных материалов:

· Металлы и их сплавы

· Материалы на базе полимеров

· Камешки(природные), искуственные в тч керамика, стекло

· Композиты этих материалов

Для материалов и сплавов свойственны Конспект лекций по материаловедению - реферат пластичность и электропроводность, не плохая механическая крепкость, но низкая хим стойкость (просто окисляются при нагревании и плавяться либо испаряются)

Главным достоинством полимеров и материалов является хим стойкость, легкость, сравнительная дешевизна, электроизоляционные характеристики. Пласмассы могут быть получены в виде тонких нитей и пленок, но просто разрушаются при Конспект лекций по материаловедению - реферат нагревании и имеют относительно низкую прчность.

В электронной технике употребляют как природные камешки(мрамор для электрощитов), так и искуственные: бетон(крупно и мелко зернистый), керамику, стекло.

Бетон употребляют для мощных частей конструкций (опор ЛЭК), тонкодисперсный бетон исползуют а именно для крепления электроизоляторов стержневых и навесных.

Керамика - неорганический материал, приобретенный Конспект лекций по материаловедению - реферат консолидацией неметаллических частиц. Их консолидацию можно достигнуть или стеканием (обжигом), или минеральными вяжущими субстанциями, к примеру цементом(с учетом этого определения бетон можно рассматривать, как безобжиговую керамику).

Неорганическое стекло – это гомогенная масса, приобретенная при настолько резвом охлаждении расплава минералов, что не успевают образоваться центры кристаллизации. Среднее положение м/у стеклом Конспект лекций по материаловедению - реферат и керамикой – стеклокерамика (ситаллы), в какой успевают образоваться отдельные центры кристаллизации. Стеклокераммические материалы отличаются от неких стекол более высочайшей ударопрочностью, твердостью, огнеупорностью.

§2 Сплавы, диаграммы состояния двухкомпонентного сплава.

Как конструкционный материал металлы в чистом виде практически не употребляют. Материалы и сплавы принято разделять на темные и цветные.

Темные - железо Конспект лекций по материаловедению - реферат, никель, хром, марганей и их сплавы: сталь, чугун.

Цветные – медь, свинец, цинк, алюминий олово и их сплавы: бронза, латунь, дюралевые сплавы и тд

Сплав – вещество, приобретенное сплавление 2-ух иди более частей, которые именуют компонентами.

Фаза – однородая по хим составу и структуре часть сплава. А и В их хим соединение, водянистый либо жесткий раствор Конспект лекций по материаловедению - реферат А в В либо В в А.

Жесткий раствор появляется при проникновении атомов 1-го компонента в кристаллическую речетку другого, именуемого растворителем.

Диаграмма состояния – график, отражающий зависимость фазового состава от температури и концентрации компонент. Температуру указывают по оси ординат, концентраци по оси абцисс

При охлаждении незапятнанного металла Конспект лекций по материаловедению - реферат, как и при охлаждении воды на графике конфигурации T во времени (рис 2)

Горизонтальный участок, обусловленный кристаллизацией при Tплавления (1 и 6 кривые). При охлаждении сплава првые кристаллы возникают при температуре…

Тут ACD - линия начала кристаллизации сплавов (линия ликвидус); AECF - линия окончания кристаллизации сплавов (линия солидус), PSK- линия перлитного либо эвтектоидного перевоплощения Конспект лекций по материаловедению - реферат (соответствует температуре перестройки решетки при охлаждении А, содержащего 0,8 % С); GS - линия перевоплощения А в Ф при охлаждении (зависимость температуры перестройки кристаллической решетки от концентрации С в А); SЕ - линия предельной растворимости С в А (зависимость растворимости С в Fe от температуры).

§3 Систематизация электротехнических метериалов.

ЭТМ – материалы, исполуемые в электротехнике Конспект лекций по материаловедению - реферат, а именно в электрической и радио технике.

Их классифицирут по поведению с электронном иди магнитном поле.

3.1 Систематизация ЭТМ по поведению в магнитном поле.

Клоссификация ЭТМ по поведеню магнитном поле ведут по значению относительной магнитной проницаемости

, где В – магнитная индукция

Н- напряженность магнитного поля

m0 – магнитная неизменная

Слабомагнитные материалы (m»1):

1. Диамагнетики

2. Парамагенитки

3. Антиферромагнетики

Диамагнетики – вещества с m<1, которые Конспект лекций по материаловедению - реферат не находится в зависимости от напряженности магнитного поля. Зависимомть m от T слабенькая. Наружным проявление диамагнетика является выталкивание его из неоднородного магнитного поля.К диамагеникам относяться медь, серебро, цинк, золото, водород и инертные газы. Для Сu m=0,999995

Парамагнетики – вещества с m³1, которое не находится в зависимости от напряженности магнитного поля. Зависимомть Конспект лекций по материаловедению - реферат m от T мощная. К ним относяться платинум, алюминий, кислород, воздух(m=1,000003) , оксид азота и тд

Антиферромагнетики - вещества с m³1, и очень зависящие от напряженности магнитного поля. Зависимомть m от T мощная. При нагревании антиферромагнетики фазовый переход в парамагнитные состояния. Антиферромагнетизм найден у хрома, марганца, оксидов Конспект лекций по материаловедению - реферат редкоземельных частей (элементы с номерами 57-71)

В диамагнетке наружное магнитное поле ослабляется, а в парамагнетике и антиферромагнетике усиливается магнитными моментами атомов.

Магнитный момент атомов - появляется геометрически из магнитных моментов всех его электронов.

Магнитный момент электрона состоит из мангитных моментов, обусловленных вращением вокруг ядра и вокруг своей оси. 1-ый из их именуется Конспект лекций по материаловедению - реферат орбитальным, а 2-ой спиновым магнитным моментом.

Сильномагнитные материалы m>>1 либо магеники – вещества m которых в основном находится в зависимости от напряженности магнитного поля и температуры. В кристаллах магнетика есть области (домены) и в домене магнитные моменты атомов параллельныдруг другу и делают магнитный момент домена .

При отсутствии наружного магнитного поля домены Конспект лекций по материаловедению - реферат магнитных моментов отдельных атомов различны при наложении наружного магнитного поля происходит постепенный рост числа доменов, намагниченность которых совпадает с наружным полем либо близка к направлению наружного поля. Когда все магнитные моменты доменов сорентированы по полю, то наступает магнитное насыщение .

По удельному сопротивлению магнетикиделят на

1. Ферромагнетики (железо, никель, кобальт и Конспект лекций по материаловедению - реферат их сплавы)

2. Ферримагеники (ферриты r>rFe d 106 -1011 раз)

Феррит – это соединение оксида железа с оксидом другого метеалла (ВаО*6Fe2 O3 – барриевый феррит)

Плюсы ферритов : У их из-за высочайшего r утраты на вихревые токи в высокочастотных электрических полях(108 Гц) малы.

1-ые ферриты появились в конце 70-х. Зависимость Конспект лекций по материаловедению - реферат магнитной индукции В от напряженности Н при цикличном намагничивании образует петлю.

Петля Гистерезиса:

1 - Кривая намагничивания

2-3 Петля Гистерезиса

Площадь петли охарактеризовывает энергопотери за 1 цикл перемагничивания на необратимое смещение градиц доменов и др процессы. Значение Вr при Н=0 именуется остаточной нидкуцией. З начение Нс при В=0 – коэрцетивная (заднрживающая ) сила.

По величине Нс магеники делят Конспект лекций по материаловедению - реферат на:

1. магнтомягкие Нс <800 A/м

2. магнитотвердые Нс >4 к A/м

Кроме их бывают еще магнитные материалы спциального предназначения.

3.2 Очень магнитные материалы.

Обычные виды магнитомягких материалов:

1. На техническом уровне незапятнанное железо (сплав Fe и C 0,05%)

2. Электротехническая сталь (сплав Fe и C<0,8% и кремния 0,5%) Количество Si определяет удельное сопротивление стали.

3. Пермаллой – сплав Fe Конспект лекций по материаловедению - реферат c никелем < 80% либо Fe C Ni c Co и с добавьением малибдена, хрома и других частей.

Из незапятнанного железа, электротехнической стали, пермаллоя делают сердечники магнитов и трансфориаторов.

4. Магнитдиэлектрик – диэлектрик с внедрением в него частиц мягкомагнитного материала

5. Ферриты, к примеру марганцево – цинковые. Их, как и магнитодиэлектрики испльзуют на больших частотах тк Конспект лекций по материаловедению - реферат вихревые токи в их малы

6. Альсифер (Al 6% Si 10% Fe) по магнитным свойствам не уступают пермаллою, хотя и не содержат диффицитных материалов (Ni Co малибден). Из него делают частички магнитодиэлектрика. Извесны последующие магнитотвердые материалы, применяемые как неизменные магниты:

1) мантрситная сталь, которая содержит добавки хрома, вольфрама, кобальта (для ее получения нужно резвое остывание)

2) сплав Конспект лекций по материаловедению - реферат Кунифе (50% Сu 20% Ni 20% Fe)

сплав Кунико (50% Сu 21% Ni 20% Сo)

3) магнитодиэлектрик – диэлектрик с частичками магниттвердого материала, его наносят к примеру на ленту для записи инфы.

4) Магнитотвердые ферриты (бариевый ферит BaO6Fe2 O3 )

Магнетики специального предназначения делят на 6 групп

1) сплавы с высочайшей магнитострикцией (мощная деформация в магнитном поле)

К примеру Конспект лекций по материаловедению - реферат 54%Pl ;46%Fe либо 50%Co и 50%Fe

Незапятнанный никель и его сплавы имеют высшую магнитострикцию, применяемую в генераторах звуковых колебаний.

2) Сплавы, отличающиеся малозначительным конфигурацией магнитной проницаемости n при изменении напряженности магнитного поля H. К примеру : сплав железа, никеля и алюминия.

3) Сплавы с сильной зависимостью магнитной проницаемости n от T(термомагнитные сплавы). К Конспект лекций по материаловедению - реферат примеру, из сплава 70% никеля и 30% купрума делают сопротивление для компенсации температурной погрешности.

4) Магнитные пленки и монокристаллы со спецефическими доменными структурами. Перемещение полосовых доменов под воздействием наружного поля употребляется в управляемых магнитным полем дифракционных решетках.

5) Магнитная жидкость. На рис. Приведена схема магнито-жидкосного герметезатора.

М/у разделяемыми областями А и В Конспект лекций по материаловедению - реферат есть 2 магнитных диска 1. Какой-то из них заострен. М/у дисками установлен неизменный колцевой магнит 2, намагниченный в осевом направлении. Тк гермитизированный вад 3 сделан из магнитного материала, то появляется магнитная цепь, которая замыкает магнитный поток 4. Магнитная жидкость 5 втянута в обасть самого сильного магнитного поля те в зазор Конспект лекций по материаловедению - реферат м/у валом и заостренной кромкой 1-го из дисков 1. Они образуют кольцо, разделяющее области А и В

6) Магнто-оптические материалы.

К примеру для записи лазером, изменяющие магнитные характеристики компакт дика при записи.

3.3 Систематизация по поведению в магнитном поле.

Каждой орбите электрона твердого тела соответствуетсвое значение энергии. W – энергетический уровень. Из-за притяжения Конспект лекций по материаловедению - реферат ядра электроны на сто процентов заполняют нижние энерго уровни те орбиты наиблежайшие к ядру, а верхние энергтические уровни остаются свободныим(см рис).

Зонная диаграмма.

I – зона проводимости

II – запрешенная зона

III – валентная зона

· - электрон

1 – уровни возбужденного состояния электрона

2 – обычные уровни

Энерго уровни, заполненние эектронаминазывают валентной зоной (III). Что бы вырвать электрон из этой зоны Конспект лекций по материаловедению - реферат и вовлечь его в поток зарядов, нужно сказать электрону энергию, те перевести в зону проводимости(в свободную зону I).

Энергетическуюцель м/у валентной зоной и зоной проводимости именуют нелегальной зоной D W (зона II). Зависимо от значений r, ar , D W веществ при атомном давлении делят на проводники, полупроводники Конспект лекций по материаловедению - реферат и диэлектрики.

r [Ом*м] – удельное электронное сопротивление.

ar = - температурный коэфициент удельного сопротивления

- удельная электронная проводимость

Один и тот же материал зависимо от критерий его использования может являться и проводником и полупроводником и диэлектриком. К примеру, металлы, являющиеся в жестком состоянии проводниками, оказываютс ядиэлектриками в газообразном.

§4 Диэлектрики.

Диэлектрики – материалы с Конспект лекций по материаловедению - реферат удельным сопротивлением r³108 Ом*м при t=20ºC и обычном атмосферном давлении. Принципиальным свойством диэлектрика является его способность к поляризации.

Поляризация – процесс ограниченногосмещения либо ориентации связанных электронных зарядов в теле под действием электронного поля, который происходит в объеме и сопровождается возникновением зарядов на поверхности материала у электронодов (см рис)

Размещение Конспект лекций по материаловедению - реферат зарядов в поляризованном диэлектрике плоского конденсатора

При всем этом эталон пиобретает полярность. Отсюда термин – поляризация. На практике мерой поляризации служит относительная диэлектрическая проницаемомть , где С и С0 – емкости кондесатора с диэлектриком и без него соответственно. EA – абсолютная проницаемость дилектрика E0 – диэлектрическая проницаемость вакуума.

При обычных критериях у жестких Конспект лекций по материаловедению - реферат образцов с неполярными молекулами (неполярными диэлектриками)

E = 2- 5, а у полярных диэлектриков E = 10-40

Диэлектрики делят на пассивные и активные:

Пассивные диэлектрики сохраняют свои характеристики при наружных воздействиях

Активные очень меняют свои характеристики.

Пассивные диэлектрики употребляют в качестве электронной изоляции в обыденных конденсаторах. Электронная изоляция препятствует прохождению тока ненужным методом.

Обширно примееняют Конспект лекций по материаловедению - реферат последующие активные диэлектрики :

1. Пъезоэлектрики – Значение их E очень находится в зависимости от механических напряжений (к примеру кристаллический кварц). Пьезоэлектрики употребляют для стабилизаторов частоты, фильтров с высочайшей избирательной способностью

2. Пироэлектрики – Значение их E очень находится в зависимости от температуры(к примеру LiNbO3 ). Использут в датчиках температуры.

3. Сегнетоэлектрики – Значение E очень находится в Конспект лекций по материаловедению - реферат зависимости от напряженности электронного поля, что употребляют в варикондах (переменных емкостях). Наличие петли Гистерезиса в переменном электронном поле – основное свойство сигнетоэлектриков, отличающее их от других классов диэлектриков (Титонат бария BaTiO3 и материалы на его базе). Поляризованные сигонтоэлектрики употребляют в качестве пъезоэлектриков.

Зависимость заряда q отнапряжения U и Конспект лекций по материаловедению - реферат электронной проницаемости E от температуры T сигнетоэлектрика.

Точка B соответсткует насыщению – вседлины ориентированны по полю. Принципиальным параметром сигнетоэлектрика является точка Кюри Tk - температура, при которой диэлектрическая проницаемость E мксимальна.

4. Электреты – электронные аналоги неизменных магнитов – 10-ки лет сохраняют неизменный заряд, создающий в окружающем пространстве электричесое поле. Один из методов их получения – “бомбардировка” заряженными Конспект лекций по материаловедению - реферат частичками поверхности диэлектрика.

5. Водянистые кристаллы – органические воды с очень вытянутыми нитевидными молекулами, идиентично нацеленными. Наружное электричекое поле меняет направление их ориентации и тем прохрачность водянистого кристалла, нередко употребляют в индикаторах.

6. Лазерные диэлектрики с резонаторми генерируют когерентное излучение, при всем этом возбужденные атомы теряют энергию те электроны перебегают с Конспект лекций по материаловедению - реферат верхнего энергетического уровня на нижний. К примеру жесткий диэлектрик лазера (ZnO,Al2 O3 , SiO2 и др)должен быть прозрачным на частоте возбуждения генерации, оптически однородным, жестким для кропотливой полировки и владеть высочайшей проводимостью.

4.1 Виды поляризации.

Есть 4 главных вида поляризации:

Электрическая поляризация, ионная, дипольная, спантанная.

1. Электрическая – упругое смещение электронов Конспект лекций по материаловедению - реферат в атомах и ионах(см рис)

Орбиты электрона в атоме водорода: 1 - в электрическом поле, 2 – при отсутствии наружного поля ъ

Такая поляризация есть во всех материалах, а поляризации других видов добавляются к электонной. Она происходит стремительно (t=10-14 – 10-15 ) и потому не находится в зависимости от частоты конфигурации электронного поля до того времени Конспект лекций по материаловедению - реферат, пока время поляризации не соизмерима с периодом конфигурации электронного поля (f = 10-14 – 10-15 Гц)

Зависимость диэлектрической проницаемости E от частоты электронного поля f

При нагревании плотность падает, миниатюризируется число атомов в единице объема в следствии чего поляризация слабеет.

Зависимость E(T) для вещества сэлектронной (а) и ионной(б) поляризацией

1 – вещество в жестком Конспект лекций по материаловедению - реферат состоянии

2 – вжидком

3 – в газообразном

Значение E веществ, имеющих электрическую поляризацию (неполярные диэлектрики, к примеру - полистирол ), численно равно квадрату показателя преломления света

Согласно теории Максвелла скорость света (электрической волны) в пустоте

Где E0 и m0 – электронная и магнитная неизменные.

Скорость электрической волны в веществе V= . Отношение - показатель преломления n, как следует, n= . В связи с тем Конспект лекций по материаловедению - реферат, что большая часть диэлектриков материалы немагнитные и для их m»1, то n2 =E.

2. Ионная поляризация – смещение ионов в узлах кристаллической решетки электронным полем за время t=10-12 – 10-13 (ионы тяжелее электронов). Она не находится в зависимости от частоты до f=1012 -1013 Гц.

С ростом температуры расстояние м/у ионами возрастает из-за термического Конспект лекций по материаловедению - реферат расширения, хмимические связи ослабляются. Ионы легче смешиваются, потому поляризация ионных диэлектриков вырастает совместно с температурой.

К диэлектрикам с ионной поляризацией относят слюду.

Электрическая и ионная поляризации – это резвый сдвиг зарядов, независимый от частоты электронного поля до частоты f. Энергопотери при всем этом пренебрежимо малы.

3. Дипольная (ориентационная) поляризация – поворот диполей Конспект лекций по материаловедению - реферат, находящихся в хаотическом термическом движении электронным полем за время 10-6 -10-8 сек. Дипольную поляризацию, ноаборот, наблюдают в полярных диэлектриках (в воде, канифоле и др) Она сопровождается энергопотерями на преодоление трения при повороте диполей, что приводит к нагреву диэлектрика

При частоте 106 -108 Гц диполи не успевают ориентироваться по полю и остается только Конспект лекций по материаловедению - реферат электрическая поляризация. Зависимость дипольной поляризации от температуры см на рисунке.

При низких темпераурах вязкость вещества велика. Диполи недвижны и электронная прницаемость обоснована электрической поляризацией. С повышением температуры вязкости миниатюризируется, и диполи начинают поворачиваться, приводя к росту E. При темперауре выше температуры плавления термическое движение мешает ориентации диполей и E понижается Конспект лекций по материаловедению - реферат. Нередко строят зависимость Е от дух причин: частоты и температуры(рис 5б). После снятия электронного поля ориентация диполей слабеет по экспоненте из-за термического движения.

4. Спонтанную поляризацию наблюдают в субстанциях, именуемых сигнетоэлектриками(по наименованию сигнетовой соли, первого вещества, в каком была найдена эта поляризация), к примеру в титанате бария и Конспект лекций по материаловедению - реферат титанате стронция.Обычно, в кристаллах сигнетиков, как и в кристаллах магнетиков есть домены. В одном домене все диполи нацелены идиентично и делают электр. момент домена. В силу этого электронные моменты разных доменов не совпадают по направлению. При воздействии наружного электронного поля эл. Моменты доменов равномерно ориентруются в направлении Конспект лекций по материаловедению - реферат поля, что делает поляризацию до 100тыс.

4.2 Электропроводность диэлектриков.

Электопроводность твердого диэлектрика обоснована движением свободных электронов, а так же движением ионов из узлов решетки (собственная либо высокотемпературная электроповодность) либо ионов примесей в диэлектриках с ковалентной связью (примесная электропроводность).

В отличье от электрической ионная теплопроводимость, к примеру, в органческих полимерах Конспект лекций по материаловедению - реферат сопровождается переносом вещества. В данном случае удельную проводимость находят по формуле

, где Ai и Bi – коэфициены для каждого типа ионов в донном диэлектрике.

По мере конфигурации температуры в этой формуле приволибуют отдельные слагаемые, дозволяющие пренеюрегать остальными. Потому зависимость log от 1/T можно минеаризировать, к примеру, 2-мя прямыми.

Отрезок стева от (.) O справедлив Конспект лекций по материаловедению - реферат для высокотемпературной либо своей проводимости; Отрезок справа от (.) O справедлив для низкотемпературной либо примесной проводимости. Участок своей проводимости воспроизводим для данногосоединения. Участок примесной проводимости находится в зависимости от концентрации примесей: чем больше концентрация, тем выше проводимость при тех же температурах.

После подачи на диэлектрик неизменного напряжения прибор фиксирует выпадающий Конспект лекций по материаловедению - реферат ток , именуемый током утечки.

Изменение тока утечки во времени после подачи посточнного напряжения на диэлектрики.



konspekt-uroka-po-russkomu-yaziku-v-7-klasse-na-temu-glagol-kak-chast-rechi.html
konspekt-uroka-po-tehnologii-tema-origami-skazka.html
konspekt-uroka-po-teme-narodnichestvo-vo-2-pol-60-nach-80h-gg-19-v.html