Д/з: Тест 1-А
Питомий електричний опір.
Всякий електротехнічний матеріал — провідник, напівпровідник і навіть діелектрик — проводить електричний струм. Щоб оцінювати ступінь електропровідності того або іншого матеріалу, доводиться визначати питомий електричний опір матеріалу.
Питомий електричний опір, Ом·м, обчислюється по формулі :
ρ = R · S \ L
,де R — загальний електричний опір зразка матеріалу, Ом;
L — довжина шляху струму в зразку матеріалу, м;
S — площа зразка матеріалу, через яку протікають струми провідності, м.
Провідники Діелектрики
Лінія електропередач (ЛЕП) Ізоляція бмотки електричних машин
Напівпровідник
Фототранзистор
У металевих провідників питомі опори дуже малі і знаходяться в межах ρ = 10 ÷ 10 Ом·м. Це указує на велику електричну провідність провідникових матеріалів.
У напівпровідникових матеріалів (напівпровідників) значення питомих опорів більше, ніж. у провідників, і складають ρ = 10 ÷ 10 Ом·м, а у діелектриків вони ще більше ρ = 10 ÷ 10 Ом·м.
Великі значення питомого опору у діелектриків указують на їх вельми малу електричну провідність. У діелектриків доводиться враховувати два питомі опори: питомий об'ємний опір ρv і питомий поверхній опір рs. Питомий об'ємний опір дозволяє оцінити електричний опір діелектрика при проходженні струму через його об'єм. Питомий поверхневий опір дозволяє оцінити електричний опір при протіканні струму по поверхні діелектрика. Чисельно значення ρs завжди менше значень ρv і коливаються в межах
10 — 10 Ом·м.
У провідникових і напівпровідникових матеріалів вимірюється тільки загальний питомий опір р, оскільки у цих матеріалів не можна розділити струми об'ємної і поверхневої електричної провідності, а отже, не можна обчислити окремо питоме об'ємне і питомий поверхневий опір; але пояснюється підвищеною електричною провідністю цих матеріалів.
Питомий опір електротехнічних матеріалів в значній мірі залежить від температури.
Температурний коефіцієнт питомого опору ТКр — характеристика, що дозволяє оцінити зміну питомого електричного опору матеріалу із зміною його температури. При лінійній зміні питомого опору (у вузькому інтервалі температур) величину ТК р, 1/°С, вичисляють по формулі
ТКр (α) = ρ2 – ρ1/ρ2 ( t 2 –t 1 )
,де ρ — питомий електричний опір матеріалу при початковій температурі t 1;
р2 — питомий електричний опір матеріалу при температурі t2
У провідників ТКр > 0. Це указує на зростання електричного опору з підвищенням температури провідників. У напівпровідників і діелектриків ТКр < 0, що указує на зменшення опору з підвищенням температури цих матеріалів.
Діелектрична проникність дозволяє визначити здатність діелектрика утворювати електричну місткість. Відомо, що місткість С плоского конденсатора з двома металевими обкладаннями прямо пропорційна величині діелектричної проникності ε (Ф\м).
C = ε0 · ε · S / h
S – площа металевої обкладенки конденсатора, мм
h – товщина діелектрика, м
Електрична міцність Епр є напруженістю електричного поля, при якій відбувається пробій — руйнування діелектрика з освітою в ньому крізного каналу з дуже великою провідністю. Електричну міцність діелектрика, В/м, при пробої його в однородному полі нараховують по формулі
Eпр = Uпр / h
,де Uпр — пробивна напруга, при якому наступає пробій діелектрика, В;
h — товщина діелектрика в місці пробою, м.
Діелектрики пробиваються при дуже великих напругах, значення електричної міцності обчислюють у мегавольтах на метр товщіни матеріалу у місці пробою.
Питання для перевірки знань
Назвіть основні типи електротехнічних матеріалів.
Що показує питомий електричний опір?
Назвіть основні електротехнічні параметри матеріалів.
До основних механічних характеристик матеріалів відносяться: руйнуюча напруга при розтягуванні σр, руйнуюча напруга при стисненні σс, руйнуюча напруга при статичному вигині σв і ударна в'язкість α.
Руйнуюча напруга при розтяжінні σр
Руйнуючу напругу при розтяжінні σр визначають на зразках матеріалу такої форми, при якій забезпечується рівномірний розподіл розтягуючого зусилля за площею перетину в середній частині зразка. Зразок потовщеними кінцями закріплюють в сталевих затискачах випробувальної машини. Один затискач машини нерухомий, а до іншого прикладають руйнуюче (розтягуюче) зусилля Р, яке плавно зростає з певною швидкістю до моменту розриву зразка. Руйнуюча напруга при розтяжінні, Н/м, обчислюється по формулі:
σр = Р / Sо
,де Р — руйнуюче зусилля при розриві зразка матеріалу, Н;
Sо — площа поперечного перетину зразка до випробування, м.
Руйнуюча напруга при стисненні σс
Руйнуюча напруга при стисненні σс визначається на зразках, що мають форму циліндра або куба. Так, у формованих і пресованих пластмас ця характеристика визначається на зразках, що є суцільними циліндрами висотой 15 мм і діаметром 10 мм.
Зразок розташовують між сталевими плитами випробувального преса, до яких прикладають стискаюче навантаження. Останню підвищують з певною швидкістю до моменту руйнування зразка.
Руйнуюча напруга матеріалу при стисненні, Н/м, обчислюється по формулі:
σс = Рс/Sо
,де Рс — руйнуюче зусилля при стисненні зразка матеріалу, Н;
S0 — площа поперечного перетину зразка матеріалу до його випробування, м.
Руйнуюча напруга матеріалу при статичному вигині σв
Руйнуюча напруга матеріалу при статичному вигині σв визначається на зразках, що є брусками прямокутного перетину. Матеріали поміщають у випробувальну машину, де він своїми кінцями вільно спирається на дві сталеві опори. Згинаюче зусилля Рз, що прикладається до середини зразка через сталевий наконечник, плавно збільшують і доводять до величини, при якій відбувається руйнування зразка. Руйнуюча напруга матеріалу при статичному вигині, Н/м, обчислюється по формулі:
σв = 1,5 Рз L / bh
, де L – відстань між опорами у випробувальній машині, м
b – ширина зразка, м; h – товшина зразка, м
Ударна в'язкість α
Ударна в'язкість α визначається на зразках у вигляді брусків завдовжки 120 мм і перетином 15 х 10 мм (пластмаси) і суцільних циліндрів. Зразок матеріалу укладають на дві сталеві опори. По центру випробовуваного зразка завдається удару сталевим наконечником, падаючим з висоти сталевого маятника. При цьому відбувається ударний ізгиб.
Ударну в'язкість α, Дж/м, обчислюють як відношення роботи ΔА, витраченої маятником на руйнування зразка, до площі його первинного перетину Sо
α = ΔA / S0.
Чим менше величина ударної в'язкості, тим більше крихкий даний матеріал.
Питання для перевірки знань
1.Назвіть основні механічні характеристики матеріалів.
Як визначають руйнуючу напругу при розтяжінні матеріалу?
Яка характеристика матеріала, якщо величина ударної в’язкості дуже велика?