ЕЛЕКТРОРАДІОМАТЕРІАЛИ
ПРОВІДНИКИ
ДІЕЛЕКТИКИ
НАПІВПРОВІДНИКИ
МАГНІТНІ МАТЕРІАЛИ
Електротехнічне матеріалознавство - це наука, що займається визначенням властивостей, вивченням поведінки речовини при впливі електрики, тепла, морозу, магнітного поля та ін. Наука вивчає специфічні характеристики матеріалів які повинні бути враховані при створенні електричних машин, приладів і установок.�
Матеріалом називається субстанція, що характеризується відмінним від інших об'єктів хімічним складом, властивостями і структурою молекул і атомів. Речовина знаходиться в одному з чотирьох станів: газоподібному, твердому, плазмовому або рідкому. Електротехнічні та конструкційні матеріали виконують в пристроях різноманітні функції.
� Коли справа доходить до роботи з електричними системами, важливо розуміти різні типи електричних матеріалів та їх використання. Від проводів і кабелів до вимикачів і розеток, кожен матеріал призначається для виконання певних функцій в електричних і електронних пристроях.�
Електротехнічні матеріали ділять на чотири класи за основною властивістю: | ||
Діелектрик |
це електротехнічний матеріал, основною властивістю якого є | здатність поляризуватися в електричному полі. |
Напівпровідник | сильна залежність електропровідності від зовнішніх факторів. | |
Провідник | здатність проводити електричний струм. | |
Магнетик | здатність намагнічуватися | |
Провідники
Електротехнічні матеріали, основним показником яких є виражена провідність електричного струму називають провідниками. Це відбувається тому, що в масі речовини постійно присутні електрони, слабо пов'язані з ядром і є вільними носіями заряду. Вони переміщуються з орбіти однієї молекули на іншу і створюють струм.
Провідникові матеріали розділяються за агрегатним станом на тверді рідкі і газоподібні.
В електричних і електронних пристроях широко застосовуються провідникові матеріали в твердому агрегатному стані які в свою чергу поділяються на металеві і неметалеві.
Металеві провідники можна розділити на дві групи:
матеріали і сплави високої провідності
матеріали і сплави високого опору.
Металеві провідники
Матеріали високої провідності
МІідь є найбільш розповсюдженим металом в електротехніці. Має малий опір високу механічну міцність, стійкість до корозії, легкість пайки.
Сплави на основі міді.
Бронза – сплав міді з оловом. Має більшу міцність ніж мідь, втім має меншу провідність.
Латунь – сплав міді та цинку. Використовується як конструкційний матеріал.
Алюміній як провідник займає третє місце по електропровідності після срібла та міді Алюміній поступається міді по механічним властивостям. Для підвищення механічної міцності алюміній сплавляють з кремнієм,залізом, магнієм.
Сталь Має велику механічну міцність. Електропровідність сталі в 7-6 раз менше міді. Великий мінус сталі це мала стійкість до корозії. Хоча сталь менш провідна, ніж мідь або алюміній, часто використовується в армованих провідниках для додаткової міцності в промислових цілях.
Металеві провідники
Матеріали високого опору
За призначенням матеріали високого опору діляться на три групи:
1. Провідникові резистивні матеріали.
2. Плівкові резистивні матеріали.
3. Матеріали для термопар.
До матеріалів кожної групи висувають певні вимоги, які повинні задовольняти оптимальне виконання поставленого завдання.
У якості резистивних матеріалів використовують сплави для виготовлення дротяних резисторів ( манганін, константан) та для нагрівальних елементів ( ніхром, фехраль, хромаль)
Плівкові резистивні матеріали широко використовуються при виготовлені постійних і змінних резисторів різних типів.
Матеріали для термопар поділяються на матеріали для термоелектродів і матеріали для компенсаційних проводів.
Напівпровідники
Напівпровідники за питомою електропровідністю займають проміжне місце між провідниками та діелектриками. Враховуючи основну властивість напівпровідників – сильно змінювати електропровідність під дією зовнішніх факторів наприклад у разі підвищення температури або збільшення освітленості – їх використовують для виготовлення активних елементів електронної техніки (напівпровідникові діоди, транзистори, тиристори, інтегральні схеми тощо). Прикладами напівпровідників можуть бути такі речовини, як германій, кремній селен, телур і багато інших. Напівпровідники широко використовують для виготовлення радіоелектронної апаратури, сонячних батарей тощо.
Діелектрики
Діелектрик – речовина, що погано проводить електричний струм.
На відміну від провідників, у масі діелектриків міститься мала кількість вільних електронів. Основною властивістю речовини є її здатність отримувати полярність під дією електричного поля.
На органічні та неорганічні матеріали ділять діелектрики, залежно від хімічного складу. Неорганічні діелектрики не містять у своєму складі вуглецю, тоді як органічні форми мають основним елементом вуглець. Неорганічні речовини, такі як кераміка, слюда, мають високу ступінь нагрівання. Діелектриками є скло, деревина, олія, смоли, резина, алмаз тощо.
Електротехнічні матеріали за способом отримання ділять на природні та штучні діелектрики. Широке застосування синтетичних матеріалів ґрунтується на тому, що виготовлення дозволяє надати матеріалу задані властивості.
Діелектрики
В техніці використовують тверді, рідкі та газоподібні діелектрики. Тверді діелектрики це фарфор, гума, скло і т.д. В якості рідких діелектриків використовують трансформаторне, конденсаторне, кабельне масло.
Діелектрики мають важливе застосування в різних сферах нашого життя. Одним з найважливіших є використання їх в електричних проводках та приладах. Діелектрики використовуються для ізоляції проводів, що дозволяє електричному струму безпечно рухатися вздовж проводів без ризику отримати ураження електричним струмом.
Діелектрики також використовуються в конденсаторах, які є важливими елементами у багатьох електричних приладах, таких як телефони, комп’ютери та інші електронні пристрої. Конденсатори зберігають заряд електричної енергії та дозволяють швидко використовувати його при потребі.
МАГНІТНІ МАТЕРІАЛИ
Магнітні матеріали – це матеріали, що є носіями магнітного поля, або здатні підсилювати зовнішнє електричне поле. Виготовляються як з провідникових, так і з напівпровідникових матеріалів. Магнітні матеріали поділяють на магнітом’які, магнітотверді і матеріали спеціалізованого призначення. Найбільш важливими в електротехніці магнітними матеріалами є феромагнітні речовини і феримагнітні хімічні сполуки – ферити.
МАГНІТНІ МАТЕРІАЛИ
Магнітотверді матеріали характеризуються невеликою магнітною проникністю, значною коерцитивною силою і залишковою магнітною індукцією Використовуються для виготовлення постійних магнітів, запам’ятовуючих пристроїв, звукозапису, тощо.
Магнітом’які матеріали
відрізняються тим, що мають високу магнітну проникність і відносно малу коерцитивну силу, через що легко перемагнічуються. Використовують як осердя трансформаторів,сердечники вимірювальних приладах і в інших випадках, коли необхідно за найменших втрат енергії досягти найбільшої магнітної індукції.