Электротехническое материаловедение

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

по курсу «Материаловедение: электротехнические материалы»

 

для студентов специальностей

140205, 140211, 140604, 140605, 140606, 140607, 140608, 210106

очной, очно-заочной, заочной форм обучения

Составитель

 

 

Охулков Сергей Николаевич

кандидат физико-математических наук,

доцент кафедры «Теоретическая и общая электротехника»

 

                                

Нижний Новгород 2014

УДК 621.38

 

Электротехническое материаловедение: методические указания и индивидуальные задания студентов, обучающихся по специальностям 140205, 140211, 140604, 140605, 140606, 140607, 140608, 210106очной, очно-заочной, заочной форм обучения Электроэнергетика и электротехника» / сост. С.Н. Охулков; Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2014. - 44 с.

 

 

Методические указания и индивидуальные задания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры ……..

 

 

Зав. кафедрой, ________________ 

 

 

Аннотация

 

В методических указаниях даны методические указания к изучению дисциплины, указаны основные теоретические вопросы электротехнического материаловедения, приведен перечень лабора­торных работ.

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

1. Место дисциплины в структуре основной образовательной программы...........2

2. Содержание теоретического раздела дисциплины………………………...........3

3. Содержание практического раздела дисциплины………………………...........13

3.1. Тематика практических занятий.......................................................................13

3.2. Перечень лабораторных работ для студентов, изучающих дисциплину......13

4. Промежуточный контроль.....................................................................................14

4.1. Вопросы для подготовки к экзамену................................................................14

5.Учебно-методическое обеспечение дисциплины................................................18

МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ОСНОВНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ

 

Дисциплина относится к «Профессиональному циклу» базовой час­ти модуля «Электротехника». Указанная дисциплина является одной из важнейших для модуля «Электротехника»; имеет как самостоятельное значение, так и является базой для ряда профилирующих дисциплин: «электрические машины автоматических устройств», «электрические и электронные аппараты систем автоматики», «микропроцессорные сред­ства и системы управления».

СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ

Тема 1. Общие положения

Классификация электротехнических материалов. Области применения проводниковых, полупроводниковых, магнитных и электроизоляционных материалов    Типы химической связи и её влияние на свойства материалов. Роль примеси и дефектов структуры на электрические и механические свойства твёрдых тел

Зонная теория твердых тел

Рекомендуемая литература: [1, с. 4-9], [2, с. 9-16].

Методические указания

Необходимо усвоить предмет, задачи и возможности ЭТМ, общие понятия об электротехнических материалах. Усвоить понятие химической связи и изучить классификацию материалов. Изучить физические основы электропроводности и магнетизма.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Требования к электротехническим материалам.

2. Кристаллическое строение металлов и их сплавов.

3. Дефекты кристаллического строения металлов.

4. Механические свойства материалов на основе цветных металлов.

5. Испытания на растяжение пластичных материалов.

6. Показатели прочности цветных металлов и их сплавов.

7. Показатели пластичности материалов из цветных металлов.

8. Механические испытания цветных металлов на твердость.

9. Классификация и технические характеристики сплавов алюминия.

10. Назначение, технические характеристики латуни и бронзы.

11.Основные способы обработки цветных сплавов.

12. Дать определение электропроводности.

13. Дать классификацию веществ по электрическим свойствам

14. Что такое Ионная связь?

15. Что такое Ковалентная (атомная)?

16. Что такое Металлическая связь?

17. Что такое Молекулярная связь?

18. Что такое Водородная связь?

19. Дать определение энергии химических связей. Что определяет данная энергия?

Методические указания

Необходимо изучить физические основы магнетизма, общие поня­тия формирования магнетиков. Усвоить основные свойства различных типов магнетиков. Изучить основные физические величины, характери­зующие магнитные материалы.

Вопросы и задания для самоконтроля

1.Из чего складывается магнитный момент атома?

2. Условия возникновения доменной магнитной структуры?

3. Что такое домен?

4.Что такое магнитная индукция?

5.Что такое относительная магнитная проницаемость?

6. Что такое парамагнетик (его основные свойства)?

7. Что такое диамагнетик (его основные свойства)?

8. Что такое антиферромагнетик (его основные свойства)?

9. Что такое Ферримагнетик (его основные свойства)?

Методические указания

Необходимо изучить процесс намагничивания ферро- и ферримагнитных материалов переменным магнитным полем, механизм ориента­ции магнитных моментов доменов. Усвоить основные характеристики ферро- и ферримагнетиков. Изучить причины возникновения магнит­ных потерь в магнитных материалах в переменных полях. Изучить практические примеры магнитных материалов различных типов и об­ласти их применения.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Описать процесс намагничивания ферро- и ферримагнетиков.

2. Описать процесс перемагничивания ферро- и ферримагнетиков.

3. В чем заключаются потери на гистерезис в ферро- и ферримагнетиках?

4. В чем заключаются потери на вихревые токи ферро- и ферри­магнетиков? Указать способы их уменьшения.

5. Что называется точкой Нееля?

6. Привести и объяснить зависимость µ = f (T ° C) ферро- и ферри­магнетиков.

7. Привести и объяснить зависимость µ = f (H) ферро- и ферримаг­нетиков.

8. Привести и объяснить зависимость µ = φ (f)ферро- и ферримаг-нетиков.

9. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы, их отличие и об­ласть применения.

10. Описать явление магнитострикции и указать его использование.

11. Какие магнитные материалы могут быть использованы в уст­ройствах высоких и сверхвысоких частот? Объяснить почему?

12. Указать особенности и способы получения текстурированных магнитных материалов.

13.Что из себя представляют магнитодиэлектрики? Области их применения?

Методические указания

Необходимо изучить основные характеристики проводниковых ма­териалов. Усвоить типы агрегатных состояний проводниковых материа­лов. Изучить строение проводниковых материалов.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Какие вещества с точки зрения зонной теории твердых тел от­носятся к проводникам?

2. Указать отличие проводников I и II рода.

3. Твердый проводник согласно классической электронной теории металлов?

4. Что такое плазма?

5.Агрегатные состояния газов (основные свойства).

Методические указания

Необходимо изучить физические основы электропроводности про­водников. Изучить зависимость удельного сопротивления металлов от температуры, изменение удельного сопротивления металлов при де­формациях. Усвоить изменение удельное сопротивление сплавов от их компонентного состава. Изучить механизмы возникновения поверхно­стного эффекта, крио- и сверхпроводимости.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Описать характер изменения подвижности свободных носите­лей зарядов в металлических проводниках при изменении температуры.

2. Дать определения проводимости и удельного сопротивления. Назвать единицы измерения.

3. Описать характер изменения электропроводности проводников при изменении температуры.

4. Описать явление криопроводности.

5. Описать явление сверхпроводимости.

6. Описать характер изменения сопротивления проводников при всестороннем сжатии.

7. Что характеризует температурный коэффициент удельного со­противления?

8. Описать характер изменения сопротивления проводников при всестороннем растяжении?

9. Описать характер изменения сопротивления проводников при механической обработке (волочение, резание)?

10. Описать поверхностный (скин-) эффект в проводниковых мате­риалах.

11. Указать условия возникновения термо-ЭДС в проводниковых материалах?

12. Описать влияние примесей на величину электропроводности проводниковых материалов?

13. Описать принцип работы проводниковой термопары?

Методические указания

Необходимо изучить основные физические свойства проводнико­вых материалов различного назначения. Усвоить область применения материалов. Усвоить основные свойства и характеристики материалов термопар, пропоев.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Дать классификацию проводниковых материалов по области применения.

2. Какие материалы можно использовать для изготовления прово­лочных резисторов и почему?

3. Какие проводниковые материалы используются для изготовле­ния электронагревательных элементов?

4. Описать требования и указать основные материалы, применяе­мые для изготовления скользящих контактов.

5. Описать требования и указать основные проводниковые мате­риалы, используемые в электровакуумной технике.

6. Указать назначение и дать краткую характеристику припоям.

Методические указания

Необходимо изучить физические основные электропроводности полупроводников. Усвоить механизмы основных физических процессов в полупроводниках. Изучить способы получения полупроводников п и р типов.

Усвоить зонные диаграммы для примесных и собственных полу­проводников. Изучить зависимость удельного сопротивления полупро­водников, подвижности и концентрации свободных носителей заряда от температуры. Изучить зависимость электрического сопротивления по­лупроводника от напряженности электрического поля.

Вопросы и задания для самоконтроля

1.Какие вещества относятся к полупроводникам?

2. Какие типы химических связей характерны для полупроводни­ковых материалов?

3. Опишите механизм образования свободных носителей зарядов в собственном полупроводнике.

4. Перечислите основные типы полупроводниковых материалов?

5. Какие примеси являются донорными, а какие - акцепторными?

6. Дать описание зонной структуры полупроводника примесного типа.

7. Какие типы свободных носителей зарядов характерные для по­лупроводниковых материалов?

8. Опишите механизм образования свободных носителей зарядов в донорном полупроводнике.

9. Опишите механизм образования свободных носителей зарядов в акцепторном полупроводнике.

10. Как соотносятся энергии активации собственного и примесного полупроводников? Поясните на зонных диаграммах.

п. Опишите характер изменения подвижности свободных носите­лей зарядов в полупроводнике при изменении температуры.

12. Опишите характер изменения концентрации свободных носите­лей зарядов в примесном полупроводнике при изменении температуры.

13. Опишите характер изменения электропроводности в собствен­ном полупроводнике при изменении температуры.

14. Опишите характер изменения электропроводности в примесном полупроводнике при изменении температуры.

15. Опишите характер изменения электропроводности в полупро­воднике при изменении напряженности электрического поля.

16. Опишите физическую сущность туннельного эффекта.

Методические указания

Необходимо изучить физические основы механизмов термоэлек­трических явлений в полупроводниках. Усвоить способы определения типа электропроводности полупроводника (эффект Зеебека). Изучить принцип действия термоэлектрического генератора и холодильника. Усвоить физико-расчетные методы определения знака, плотности и «холловской» подвижности носителей заряда полупроводника.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Опишите эффект Зеебека.

2. Опишите эффект Пельтье.

3. Опишите эффект Томпсона.

4. Опишите эффект Холла.

5. Дайте определения типа электропроводности полупроводника с помощью эффекта Зеебека.

6. Способ определения типа электропроводности полупроводника с помощью эффекта Холла.

7. Опишите принцип работы термоэлектрического генератора.

8. Опишите принцип работы термоэлектрического холодильника.

9. На чём основан принцип работы полупроводникового варистора?

10. На чём основан принцип работы полупроводникового терми-стора?

Методические указания

Необходимо изучить физические основы механизмов поглощения света в полупроводнике. Усвоить определения собственного, экситонного, примесного, решеточного и фононного поглощения в полупро­водниках. Изучить физические основы фотопроводимости, изменение концентрации при освещении с учетом рекомбинации. Изучить физиче­ские основы люминесценции. Усвоить классификацию видов люминес­ценции по способам возбуждения вещества. Усвоить определения спон­танной, метастабильной и рекомбинационной люминесценции и изу­чить механизмы из возникновения.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Опишите характер изменения электропроводности полупровод­ника при изменении освещенности.

2. Дать определения спектра поглощения и спектра отражения.

3. Перечислить механизмы поглощения света полупроводниками.

4. Опишите явление фотопроводимости.

5.Опишите механизм люминесценции полупроводников.

6. На чем основан принцип работы полупроводникового лазера?

Методические указания

Необходимо изучить способы получения электронно-дырочного перехода. Изучить принцип действия полупроводникового выпрямите­ля. Усвоить механизм перераспределения носителей зарядов под дейст­вием внешнего электрического поля при наличии электронно-дырочного перехода.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Опишите физическую сущность (р-n)-перехода.

2. Опишите механизм возникновения диффузионного поля.

3. Опишите принцип действия полупроводникового выпрямителя.

4. Опишите механизм перераспределения зарядов на основе моде­ли полупроводника с электронной и дырочной электропроводностью.

Методические указания

Необходимо усвоить основные свойства и область применения простых полупроводников (германий, кремний, селен, теллур), полу­проводниковых соединений (типа А^IIВ^VI, А^IIIВ^V) и оксидных полупро­водников (оксиды металлов). Изучить метод выращивания монокри­сталлов из расплава (метод Чохральского). Метод Бриджмена-Стокбаргера. Метод зонной перекристаллизации. Усвоить метод выращивания из газообразной фазы и метод взаимодействия исходных ком­понентов, метод сублимации.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Приведите примеры полупроводниковых соединений типа А^IIВ^VI и опишите их свойства, область применения.

2. Приведите примеры полупроводниковых соединений типа А^IIIВ^V и опишите их свойства, область применения.

3. Приведите примеры оксидных полупроводников и опишите их свойства, область применения.

4. Приведите примеры простых полупроводников и опишите их свойства, область применения.

5. Опишите метод зонной перекристаллизации.

6. Опишите метод Чохральского.

7. Опишите метод Бриджмена-Стокбаргера.

Методические указания

Необходимо усвоить основные свойства и характеристики диэлек­трических материалов. Усвоить закономерности изменения тока, проте­кающего через диэлектрик. Изучить механизмы электропроводности га­зообразных, жидких и твердых диэлектриков. Изучить температурные зависимости изменения электропроводности диэлектриков различного агрегатного состояния. Усвоить влияние увлажнения на величину элек­тропроводности. Усвоить основные характеристики, описывающие яв­ление поляризации в диэлектриках. Усвоить основные виды поляриза­ции и изучить механизмы их возникновения. Изучить зависимость по­ляризации от внешних факторов для основных видов диэлектриков. Ус­воить основные характеристики, описывающие диэлектрические поте­ри. Усвоить основные виды диэлектрических потерь и изучить механизмы их возникновения. Изучить диэлектрические потери в газообраз­ных, жидких и твердых диэлектриках зависимости их изменения от внешних факторов. Усвоить основные определения, описывающие про­бой диэлектриков. Изучить пробой в газах, жидкостях, твердых диэлек­триках и механизмы их развития.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Какими электрофизическими характеристиками описывается поведение диэлектриков в электрическом поле?

2. Какие вещества относятся к полярным, а какие к неполярным диэлектрикам?

3. Что называется собственным, а что индуцированным электри­ческим моментом?

4. Описать процесс электронной поляризации в диэлектриках.

5. Описать процесс ионной поляризации в диэлектриках.

6. Описать процесс дипольно-релаксационной поляризации в ди­электриках.

7. Описать процесс ионно-релаксационной поляризации в диэлек­триках.

8. Описать процесс миграционной поляризации в диэлектриках.

9. Описать процесс спонтанной поляризации в диэлектриках.

10. Как определить диэлектрическую проницаемость диэлектрика, представляющего собой физическую смесь различных ингредиентов?

11. Перечислите быстрые и медленные виды поляризации. Чем они отличаются?

12. В каких диэлектриках наблюдаются быстрые, а в каких - релак­сационные виды поляризации?

13. Назвать основные типы носителей заряда и механизм электро­проводности в газообразных, жидких и твёрдых диэлектриках.

14. Почему при измерении величины тока, протекающего через ди­электрик, необходимо проводить измерения через некоторое время по­сле подачи напряжения?

15. Дайте определение удельному объёмному и удельному поверх­ностному сопротивлению. В каких единицах измеряются эти величины?

16. Описать вольт-амперную характеристику газов.

17. Описать характер изменения тока в диэлектрике при подаче на него неизменяющегося во времени напряжения.

18. Описать характер изменения электропроводности диэлектрика при изменении температуры.

19. Описать характер изменения электропроводности увлажненных диэлектриков при изменении температуры.

20. Описать виды диэлектрических потерь.

21. Описать характер изменения tgδ неполярного диэлектрика при изменении температуры.

22. Описать характер изменения tgδ неполярного диэлектрика при изменении частоты приложенного электрического поля.

23. Описать характер изменения tgδ полярного диэлектрика при изменении температуры.

24. Описать характер изменения tgδ полярного диэлектрика при изменении частоты приложенного электрического поля.

25. Описать характер изменения tgδ пористого диэлектрика при из­менении напряженности электрического поля.

26. Какие существуют виды пробоя диэлектриков?

27. Описать лавинный пробой в газах.

28. Описать лавинно-стриммерный пробой в газах.

29. Описать механизм пробоя увлажненных жидких диэлектриков.

30. Описать механизм пробоя жидких диэлектриков, загрязненных твердыми примесями.

31. Как влияет полярность в системе электродов «игла-плоскость» на величину пробивного напряжения газоразрядного промежутка?

32. Описать закон Пашена.

33. Описать электрический пробой твердых диэлектриков.

34. Описать электротепловой пробой диэлектриков.

35. Описать ионизационный пробой диэлектриков.

Методические указания

Необходимо изучить основные механические свойства диэлектри­ческих материалов. Усвоить понятия хрупкости и эластичности. Изу­чить вязкость и способы её определения. Изучить понятие нагревостойкости и холодостойкости. Усвоить классы нагревостойкости диэлектри­ческих материалов и их характеристики. Изучить теплопроводность ди­электрических материалов и её характеристики. Усвоить понятие гигро­скопичности и влагопроницаемости. Изучить способ определения энергии смачивания, энергии поверхностного натяжения и краевого угла смачивания методом погружения. Изучить растворимость, химостойкость. кислотное число, радиационную стойкость и светостойкость ди­электрических материалов.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Какими основными характеристиками описываются механиче­ские свойства диэлектриков?

2. Описать методы определения вязкости жидких диэлектриков.

3. Описать методы определения смачивающих свойств жидкими диэлектриками поверхности твердого тела.

4. Описать классы нагревостойкости систем изоляции.

5. Описать температурный индекс диэлектриков.

6. Описать методы определения твердости диэлектриков.

7. Описать основные Физико-химические свойства диэлектриков.

Методические указания

Необходимо виды классификации диэлектрических материалов. Усвоить понятия активных и пассивных диэлектриков. Изучить свойст­ва основных групп твердых, жидких и газообразных диэлектриков.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Дайте классификацию диэлектрических материалов.

2. Дайте понятия активных и пассивных диэлектриков.

3. Опишите виды газообразных диэлектриков, их свойства и об­ласть применения.

4. Опишите виды жидких диэлектриков, их свойства и область применения.

5. Опишите виды твердых диэлектриков, их свойства и область применения.

СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ

Тематика лабораторных работ

Раздел «Магнитные материалы»

1. Изучение влияния температуры на величину относительной

магнитной проницаемости ферро- и ферримагнитных материалов.

2. Изучение основных магнитных характеристик ферро- и ферри­магнитных материалов.

3. Определение величины магнитных потерь на гистерезис.

Раздел «Проводниковые материалы»

4. Изучение температурной зависимости сопротивления проводника.

5. Контактные явления и термоэлектродвижущая сила.

6. Изучение скин-эффекта резонансным методом.

Раздел «Полупроводниковые материалы»

7. Изучение температурной зависимости сопротивления полупро­водника.

8. Изучение влияния напряжения на величину электрического сопротивления полупроводников.

9. Изучение эффекта Холла в полупроводниках.

10. Фотоэлектрические явления в полупроводниках.

Раздел «Диэлектрические материалы»

11. Изучение температурной зависимости твердого диэлектрика.

12. Исследование влияния температуры на величину относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических по­терь твердых диэлектриков.

13. Пробой твердых диэлектриков.

14. Пробой жидких диэлектриков.

ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КОНТРОЛЬ

После завершения изучения дисциплины студенты сдают экзамен.

К экзамену допускаются только те студенты, у которых зачтено индивидуальное задание и лабораторные работы.

4.1. Вопросы для подготовки к экзамену

1. Какими электрофизическими характеристиками описывается поведение диэлектриков в электрическом поле?

2. Какие вещества относятся к полярным, а какие к неполярным диэлектрикам?

3. Что называется собственным, а что индуцированным электри­ческим моментом?

4. Процесс электронной поляризации в диэлектриках.

5. Процесс ионной поляризации в диэлектриках.

6. Процесс дипольно-релаксационной поляризации в диэлектриках.

7. Процесс ионно-релаксационной поляризации в диэлектриках.

8. Процесс миграционной поляризации в диэлектриках.

9.  Процесс спонтанной поляризации в диэлектриках.

10. Быстрые и медленные виды поляризации. Чем они отличаются?

11. В каких диэлектриках наблюдаются быстрые, а в каких - ре­лаксационные виды поляризации?

12. Основные типы носителей заряда и механизм электропровод­ности в газообразных, жидких и твёрдых диэлектриках.

13. Определение удельного объёмного и поверхностного сопро­тивления. Единицы измерения этих величин?

14. Вольт-амперная характеристика газов.

15. Характер изменения тока в диэлектрике при подаче на него не­изменяющегося во времени напряжения.

16. Характер изменения электропроводности диэлектрика при из­менении температуры.

17. Характер изменения электропроводности увлажненных ди­электриков при изменении температуры.

18. Виды диэлектрических потерь.

19. Характер изменения tgδ неполярного диэлектрика при измене­нии температуры.

20. Характер изменения tgδ неполярного диэлектрика при измене­нии частоты приложенного электрического поля.

21. Характер изменения tgδ полярного диэлектрика при изменении температуры.

22. Характер изменения tgδ полярного диэлектрика при изменении частоты приложенного электрического поля.

23. Характер изменения tgδ пористого диэлектрика при изменении напряженности электрического поля.

24. Виды пробоя диэлектриков.

25. Лавинный пробой в газах.

26. Лавинно-стриммерный пробой в газах.

27. Механизм пробоя увлажненных жидких диэлектриков.

28. Механизм пробоя жидких диэлектриков, загрязненных твер­дыми примесями.

29. Влияние полярности в системе электродов «игла-плоскость» на величину пробивного напряжения газоразрядного промежутка.

30. Закон Пашена.

31. Электрический пробой твердых диэлектриков.

32. Электротепловой пробой диэлектриков.

33. Ионизационный пробой диэлектриков.

34. Основные характеристики, описывающие механические свой­ства диэлектриков.

35. Методы определения вязкости жидких диэлектриков.

36.Методы определения смачивающих свойств жидкими диэлек­триками поверхности твердого тела.

37. Классы нагревостойкости систем изоляции.

38. Температурный индекс диэлектриков.

39. Методы определения твердости диэлектриков.

40. Классификация диэлектрических материалов.

41. Какие вещества относятся к полупроводникам?

42. Типы химических связей характерны для полупроводниковых материалов?

43. Механизм образования свободных носителей зарядов в собст­венном полупроводнике.

44. Донорные и акцепторные примеси в полупроводниках.

45. Описание зонной структуры полупроводника примесного типа.

46. Типы свободных носителей зарядов характерны для полупро­водниковых материалов.

47. Механизм образования свободных носителей зарядов в донорном полупроводнике.

48. Механизм образования свободных носителей зарядов в акцеп­торном полупроводнике.

49. Соотношение энергии активации собственного и примесного полупроводников.

50. Характер изменения подвижности свободных носителей заря­дов в полупроводнике при изменении температуры.

51. Характер изменения концентрации свободных носителей заря­дов в примесном полупроводнике при изменении температуры.

52. Характер изменения электропроводности в собственном полу­проводнике при изменении температуры.

53.Характер изменения электропроводности в примесном полу­проводнике при изменении температуры.

54. Характер изменения электропроводности в полупроводнике при изменении напряженности электрического поля.

55. Физическая сущность туннельного эффекта.

56.Эффект Зеебека.

57. Эффект Пельтье.

58. Эффект Томпсона.

59. Эффект Холла.

60. Определение типа электропроводности полупроводника с по­мощью эффекта Зеебека.

61. Определение типа электропроводности полупроводника с по­мощью эффекта Холла.

62. Характер изменения электропроводности полупроводника при изменении освещенности.

63. Определения спектра поглощения и спектра отражения.

64. Механизмы поглощения света полупроводниками.

65. Явление фотопроводимости.

66. Механизм люминесценции полупроводников.

67. Физическая сущность (р-n) -перехода.

68. Основные типы полупроводниковых материалов.

69. Принцип работы полупроводникового термистора.

70. Принцип работы полупроводникового варистора.

71. Принцип работы полупроводникового лазера.

72. Метод зонной перекристаллизации.

73. Метод Чохральского.

74. Метод Бриджмена-Стокбаргера.

75. Принцип работы термоэлектрического генератора.

76. Принцип работы термоэлектрического холодильника

77. Классификация проводниковых материалов по области приме­нения.

78. Материалы для изготовления электронагревательных элементов.

79. Требования и основные материалы, применяемые для изготов­ления скользящих контактов.

80. Требования и основные проводниковые материалы, исполь­зуемые в электровакуумной технике.

81. Назначение и краткая характеристика припоев.

82. Характер изменения подвижности свободных носителей заря­дов в металлических проводниках при изменении температуры.

83. Проводимость и удельное сопротивление поводников.

84. Характер изменения электропроводности проводников при из­менении температуры.

85. Явление криопроводности.

86. Явление сверхпроводимости.

87. Характер изменения сопротивления проводников при всесто­роннем сжатии.

88. Температурный коэффициент удельного сопротивления.

89. Характер изменения сопротивления проводников при всесто­роннем растяжении.

90. Характер изменения сопротивления проводников при механи­ческой обработке (волочение, резание).

91. Поверхностный (скин-) эффект в проводниковых материалах.

92. ТермоЭдс в проводниковых материалах.

93. Влияние примесей на величину электропроводности проводни­ковых материалов.

94. Принцип работы проводниковой термопары.

95. Процесс намагничивания ферро- и ферримагнетиков.

96. Процесс перемагничивания ферро- и ферримагнетиков.

97. Потери на гистерезис в ферро- и ферримагнетиках.

98. Потери на вихревые токи ферро- и ферримагнетиков. Способы их уменьшения.

99. Точкой Неля.

100. Зависимость µ = f (T ° C) ферро- и ферримагнетиков.

101. Зависимость µ = f (H) ферро- и ферримагнетиков.

102. Зависимость µ = φ(f) ферро- и ферримагнетиков.

103.Магнитомягкне и магнитотвердые материалы, их отличие и область применения.

104. Явление магнитострикции и область применения.

105. Магнитные материалы, используемые в устройствах высоких и сверхвысоких частот.

106. Особенности и способы получения текстурированных магнит­ных материалов.

107. Магнитодиэлектрики. Области их применения.

108. Магнитный момент атома.

109. Условия возникновения доменной магнитной структуры

110. Доменная структура.

111. Магнитная индукция.

112. Относительная магнитная проницаемость.

113. Парамагнетик (его основные свойства).

114. Диамагнетик (его основные свойства).

115. Антиферромагнетик (его основные свойства).

116.Ферримагнетик (его основные свойства).

117. Определение электропроводности.

118. Классификация веществ по электрическим свойствам

119. Ионная связь.

120. Ковалентная (атомная).

121. Металлическая связь.

122. Молекулярная связь.

123. Водородная связь.

124. Энергия химических связей. Что определяется данная энергия.

125. Классификация диэлектрических материалов.

126. Активные и пассивные диэлектрики.

127. Виды газообразных диэлектриков, их свойства и область применения.

128.  Виды жидких диэлектриков, их свойства и область применения.

129.  Виды твердых диэлектриков, их свойства и область применения.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Основная литература

1. Дудкин А.Н., Ким B.C. Электротехническое материаловедение: учебное пособие- Томск: Изд-во ТПУ, 2004. - 198 с.

2. Тареев Б.М.. Электрорадиоматериалы.- М: Высшая школа, 1978.-336 с.

3. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В.. Тареев Б.М.. Электротехни­ческие материалы. - Л: Энергия, 1985. - 352 с.

4. Дудкин А.Н., Ким B.C.. Петров А.В. Лабораторный практикум по курсу «Электротехническое материаловедение» - Томск: Изд-во ТПУ, 2006 - 80 с.

5. Шуликин С.Н. Изучение основных свойств ферро- и ферримаг-нитных материалов: методические указания к выполнению лаборатор­ной работы по дисциплине «Электротехническое материаловедение» для студентов ИДО. - Томск: Изд-во Томского политехнического уни­верситета, 2012. - 8 с.

6. Справочник по электротехническим материалам / под ред. Ю.В. Корицкого. В.В.Пасынкова. Б.М.Тареева. т.1. - М.: Энергоатомиз-дат. 1986- 368с; т. 2- М.: Энергоатомиздат, 1987.- 464с; т.З. - Л.: Энергоатомиздат, 1988.-728с

Дополнительная литература

1. Преображенский А.А., Бишар Е.Г.. Магнитные материалы и эле­менты. -М:Высшая школа. 1986 - 352 с.

2. Шалимова К.В.. Физика по.лупроводников.-М: Энергия, 1976-416 с.

3. Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов. М: Энергоиздат. 1982-320 с.

4. Калинин Н.Н., Скибинский Г.Л., Новиков П.П. Электрорадиома­териалы. - М.: Высш. школа, 1981.- 293с

5. Орешкин П.Т. Физика полупроводников и диэлектриков. - М.: Высш. школа, 1977.-448с

6. Пасынков В.В., Чиркин Л.К., Шинков А.Д. Полупроводниковые приборы. -М.: Высш. школа, 1981.— 436с.

Internet -ресурсы

1. ChemPort.Ru [Электронный ресурс]: сайт о химии. - Режим дос­тупа: www.chemport.m, свободный.

2. Химик [Электронный ресурс]: сайт о химии. - Режим доступа: www.xiimiik.ru. свободный.

3. Подборка статей на тему: Электромонтаж и электромонтажные работы [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.licevim.ru, сво­бодный.

4. Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия [Электронный ресурс].-Режим доступа: www.megabook.ru. свободный.

5. Нормативные документы [Электронный ресурс]. - Режим дос­тупа: www.normativinfo.ru. свободный.

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

по курсу «Материаловедение: электротехнические материалы»

 

для студентов специальностей

140205, 140211, 140604, 140605, 140606, 140607, 140608, 210106

очной, очно-заочной, заочной форм обучения

Составитель

 

 

Охулков Сергей Николаевич

кандидат физико-математических наук,

доцент кафедры «Теоретическая и общая электротехника»

 

                                

Нижний Новгород 2014

УДК 621.38

 

Электротехническое материаловедение: методические указания и индивидуальные задания студентов, обучающихся по специальностям 140205, 140211, 140604, 140605, 140606, 140607, 140608, 210106очной, очно-заочной, заочной форм обучения Электроэнергетика и электротехника» / сост. С.Н. Охулков; Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2014. - 44 с.

 

 

Методические указания и индивидуальные задания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры ……..

 

 

Зав. кафедрой, ________________ 

 

 

Аннотация

 

В методических указаниях даны методические указания к изучению дисциплины, указаны основные теоретические вопросы электротехнического материаловедения, приведен перечень лабора­торных работ.

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

1. Место дисциплины в структуре основной образовательной программы...........2

2. Содержание теоретического раздела дисциплины………………………...........3

3. Содержание практического раздела дисциплины………………………...........13

3.1. Тематика практических занятий.......................................................................13

3.2. Перечень лабораторных работ для студентов, изучающих дисциплину......13

4. Промежуточный контроль.....................................................................................14

4.1. Вопросы для подготовки к экзамену................................................................14

5. <