Экзамен_2008_Доп_Вопросы (Экзаменационные вопросы)

ЧЕМ ОТЛИЧАЮТСЯ МАГНИТОМЯГКИЕ МАТЕРИАЛЫ ОТ МАГНИТОТВЕРДЫХ.

Магнитомягкие материалы , намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в относительно слабых магнитных полях напряженностью ~ 8-800 А/м. Характеризуются высокой магнитной проницаемостью, низкой коэрцитивной силой, малыми потерями на гистерезис и вихревые токи. Подразделяются на материалы для техники слабых токов (напр., пермаллой, пермендюр, смешанные ферриты, феррогранаты) и электротехнические стали. К магнитомягким материалам специального назначения относятся термомагнитные сплавы и магнитострикционные материалы.

Магнитотвердые Материалы, намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в сравнительно сильных магнитных полях напряженностью в тысячи и десятки тысяч А/м. Характеризуются высокими значениями коэрцитивной силы, остаточной магнитной индукции, магнитной энергии на участке размагничивания ("спинка" петли гистерезиса). В качестве магнитотвердых материалов используются, напр., сплавы типа магнико, ални, викаллой, некоторые ферриты, соединения редкоземельных элементов с кобальтом. Из магнитотвердых материалов изготовляют постоянные магниты.

Почему трансформаторы набирают из тонких пластин электротехнической стали.

Почему сегнетоэлектрические свойства проявляются только в некотором температурном диапазоне.

ЧЕМ ОТЛИЧАЮТСЯ ФЕРРИМАГНЕТИКИ ОТ АНТИФЕРРОМАГНЕТИКОВ.

Антиферромагнетики — это материалы, атомы (ионы) которых обладают магнитным моментом, обусловленным, как у пара- и фер­ромагнетиков, нескомпенсированными спиновыми магнитными мо­ментами электронов. Однако у антиферромагнетиков магнитные мо­менты атомов под действием обменного взаимодействия (у них обменный интеграл отрицательный; см. гл. 14.2.1) приобретают не параллельную ориентацию, как у ферромагнетиков, а антипарал­лельную (противоположную) (см. рис. 14.1, в) и полностью компен­сируют друг друга. Поэтому антиферромагнетики не обладают маг­нитным моментом, и их магнитная восприимчивость km близка по величине к km парамагнетиков. Для антиферромагнетиков, как и для ферромагнетиков, существует определенная температура, назы­ваемая точкой Нееля Тн, при (и выше) которой антиферромагнит­ный порядок разрушается и материал переходит в парамагнитное со­стояние.

К антиферромагнетикам относятся: Mn, Cr, CuO, NiO, FeO, Cr2O3, NiCr, MnO, Mn2O3, MnS, VO2 и довольно большое количество других соединений.

ЧТО ТАКОЕ ДОМЕН. (ДЛЯ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ)

Домены (от франц . domaine - владение; область, сфера), области однородной среды, отличающиеся магнитными, электрическими или упругими свойствами либо упорядоченностью в расположении или ориентации частиц. Соответственно различают ферромагнитные домены, сегнетоэлектрические домены, домены Ганна, упругие домены, домены в жидких кристаллах и др. Ферромагнитные домены - области (размером 10-5 - 10-2 см) спонтанной намагниченности ферромагнетика (магнитные моменты атомов ориентированы параллельно). Сегнетоэлетрические домены - области спонтанной поляризации сегнетоэлектриков.

ЧТО ТАКОЕ СКИН-ЭФФЕКТ В ПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛАХ.

Высокочастотный ток оказывается распределенным по сечению проводника неравномерно — большая его часть сосредоточивается у поверхности проводника. Это явление называют скин-эффектом. Скин-эффект характеризуется глубиной проникновения электро­магнитного поля в металлический проводник: чем выше частота поля, тем на меньшую глубину оно проникает в проводник. глубина проникновения поля ∆= 1/a = √ 2/ωγμ_oμ = 1/ √ƒπγμ_oμ сопротивление квадрата его поверхности Rs = 1/γ∆

ПОЧЕМУ ОКСИД АЛЮМИНИЯ В МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОМ СОСТОЯНИИ ПРОЗРАЧЕН В ВИДИМОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА, А КРЕМНИЙ ПРОЗРАЧЕН ТОЛЬКО В НЕКОТОРОЙ ОБЛАСТИ ИК СПЕКТРА

У кремния больше запрещенная зона, и он может поглошать большие частоты

ЧЕМУ РАВНО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ МЕДНОГО ПРОВОДНИКА СЕЧЕНИЕМ 1 ММ² И ДЛИНОЙ 1 МЕТР.

R=ρ*L/S R-сопр; L длина; S сечение; ρ уд. сопр

ЧЕМ ОБУСЛОВЛЕНА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ МЕТАЛЛОВ.

Электропроводность (проводимость) , способность веществ проводить электрический ток, обусловленная наличием в них подвижных заряженных частиц (носителей заряда) - электронов, ионов и др., а также физическая величина (v), количественно характеризующая эту способность. Величина 1/v называется удельным электрическим сопротивлением.

ЧТО ДАЕТ ПРИМЕНЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ С БОЛЬШИМ ЗНАЧЕНИЕМ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ В КОНДЕНСАТОРАХ.

Применение диэлектриков в конденсаторах позволяет получать требуемые значения емкости, а в некоторых случаях обеспечивает оп­ределенный характер зависимости этой емкости от внешних факторов. Диэлектрик конденсатора может запасать, а потом отдавать в цепь электрическую энергию (емкостный накопитель). Иногда конденсатор используют для разделения цепей постоянного и переменного токов, для изменения угла фазового сдвига и т. д.

КАКИЕ МЕТАЛЛЫ ЯВЛЯЮТСЯ ФЕРРОМАГНЕТИКАМИ.

Ферромагнетизм является частным случаем парамагнетизма. У ферромагнетиков, как и у парамагнетиков, магнитные моменты ато­мов (ионов) обусловлены нескомпенсированными в них спиновыми магнитными моментами электронов. Однако у ферромагнетиков в отличие от парамагнетиков магнитные моменты атомов располо­жены не беспорядочно, а в результате обменного взаимодейст­вия ориентированы параллельно друг другу (рис. 14.1, б) с образованием магнитных доменов. Магнитные домены представляют собой элементарные объемы ферромагнетиков, находящиеся в состоянии магнитного насыщения. В домене нескомпенсированные спиновые магнитные моменты электронов всех атомов выстроены параллельно друг другу. Домен­ная структура образуется в отсутствие внешнего магнитного поля в результате самопроизвольной (спонтанной) намагниченности, кото­рая происходит при температурах ниже некоторой так называемой точкой Кюри Тк. К ферромагнетикам относятся три переходных металла (железо Fe, кобальт Со и никель Ni), имеющих недостроенную 3d-электронную оболочку, и сплавы на их основе;

ПОЧЕМУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ СПЛАВОВ МЕТАЛЛОВ ПРЕВЫШАЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ЭТИХ МЕТАЛЛОВ В ЧИСТОМ ВИДЕ.

Чистые отожженные металлы имеют менее деформированную кристаллическую решетку, поэтому для них характерны большие значения λ, и, следовательно, у (малая величина ρ). Примеси, раство­ренные в металлах, деформируют кристаллическую решетку и вызы­вают большие изменения удельного сопротивления. Отсюда ρ метал­лов, содержащих растворенную примесь, всегда выше, чем ρ чистых

ПОЧЕМУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИКОВ, КАК ПРАВИЛО УВЕЛИЧИВАЕТСЯ С РОСТОМ ТЕМПЕРАТУРЫ.

ЧТО ТАКОЕ КУПЕРОВСКАЯ ПАРА В СВЕРХПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛАХ.

Купера Эффект , объединение свободных электронов в металле в пары (куперовские пары) в результате их притяжения, вызванного колебаниями ионов кристаллической решетки; приводит к появлению сверхпроводимости. Предсказан в 1956 Л. Купером.

ПОЧЕМУ НА ВЫСОКИХ ЧАСТОТАХ В КАТУШКАХ ИНДУКТИВНОСТИ И ТРАНСФОРМАТОРАХ ПРИМЕНЯЮТ ФЕРРИТЫ, А НЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ СТАЛИ.

ЧЕМ ОБУСЛОВЛЕН ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРОБОЙ.

На практике электрический пробой твердых диэлектриков обыч­но происходит при попадании в электроустановку грозового разряда (молнии) или в результате коммутационных перенапряжений. Эта форма пробоя не обусловлена ни тепловыми процессами (электроте­пловой пробой), ни электрическим старением (электрохимический пробой). Электрический пробой происходит, когда практически ис­ключено влияние диэлектрических потерь, частичных электрических разрядов в порах изоляции и на ее поверхности (около электродов) и т.п.

В основе механизма электрического пробоя твердых диэлектриков лежат электронные лавинообразные процессы. Пробой наступает вследствие образования в диэлектрике между электродами плазменного газоразрядного канала, в формировании которого участвуют эмиссион­ные токи из катода и свободные заряды, образующиеся в результате электронной ударной ионизации и фотоионизации. Завершается пробой механическим или тепловым разрушением, вызванным током короткого замыкания Iкз.

КАКИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ Ε И TGΔ ПРЕДЪЯВЛЯЮТСЯ К ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫМ И «КОНДЕНСАТОРНЫМ» ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМ МАТЕРИАЛАМ.

Низкочастотная конденсаторная керамика характеризуется высо­кими и сверхвысокими значениями диэлектрической проницаемости (ε = 900—9800), относительно большими диэлектрическими потеря­ми (tgδ = 2*10^-3—5*10^-2 ) и небольшими значениями электрической прочности (Епр = 4—15 кВ/мм). Она применяется для изготовления низкочастотных конденсаторов (ƒ < 10 кГц) и конденсаторов, ис­пользуемых в цепях постоянного тока, а также конденсаторов разде­лительных и блокировочных.

Высокочастотная установочная керамика имеет высокое элек­трическое сопротивление, низкие диэлектрические потери в области высоких частот, малую зависимость потерь от температуры и часто­ты, высокую механическую прочность. Ее электрические свойст­ва в зависимости от химического состава имеют следующие зна­чения: ε = 5-9,8, р= 1014-1017Ом*м, tgδ = (1-20)*10-4 при 1 МГц; Eпр = 20-45 кВ/мм.

ПОЧЕМУ ПРОИСХОДИТ ТЕПЛОВОЙ ПРОБОЙ.

Возникает он вследствие на­рушения в диэлектрике теплового равновесия между процессами те­пловыделения и теплоотдачи и проявляется в тепловом разрушении материала (расплавлении, прожиге и т.п.) в месте наибольших ди­электрических потерь.

Под действием диэлектрических потерь, обусловленных релак­сационными видами поляризации и током сквозной проводимости, протекает процесс тепловыделения; материал диэлектрической кон­струкции нагревается. Повышение температуры сопровождается возрастанием диэлектрических потерь и, следовательно, дальней­шим увеличением количества выделяемого тепла. Образующееся тепло в результате высокой теплопроводности металла токопроводящих частей электроустановки, а также конвекции воздуха (или жидкого диэлектрика) отводится от диэлектрика в окружающую среду — идет процесс теплоотдачи. Если при этом тепловыделение превысит теплоотдачу, то разогрев диэлектрика приведет в конеч­ном счете к тепловому разрушению материала и потере электриче­ской прочности.

Что из себя представляют керамические диэлектрики.

КД - неорганические материалы, полученные пу­тем спекания измельченных и тщательно перемешанных различных минералов и окислов металлов. Необходимым компонентом боль­шинства видов керамики являются глинистые вещества.

Каким образом определяются номиналы электрических сопротивлений резисторов.