Контрольная работа по "Материаловедению"

Контрольная работа

по дисциплине: Материаловедение

Преподаватель

"___"__________201г.

Исполнитель

студент

курс   специальность СОДП шифр

"____"_________201 г.

Оренбург

Задача № 1

1.1.  Условие задачи

Таблица 1

К образцу прямоугольной формыиз диэлектрического материала размерами а х bи высотой h(рис. 1) прикладывается постоянное напряжениеU. Напряжение подводится к граням аb (на рис. 1 показано штриховкой), покрытым слоем металла. Требуется определить ток утечки, мощность потерь, удельные потери на постоянном токе.

Затем к образцу прикладывается переменное напряжение в действующим значением U. Требуется определить мощность потерь и удельные диэлектрические потери при частотахƒ1,ƒ2,ƒ3.

1.2. Решение задачи

В цепях постоянного напряжения через диэлектрик длительно протекает незначительный ток, обусловленный движением свободных зарядов. Он называется током сквозной проводимости или током утечки. Ток утечки равен сумме объемного Ivи поверхностного Isтоков:

I = Iv + Is .

Токи Iv и Isможно определить по закону Ома:

        ,[pic 1][pic 2]

где – объемное сопротивление образца;[pic 3]

 - поверхностное сопротивление.[pic 4]

Рассчитаем

;[pic 5]

.[pic 6]

Следовательно,

[pic 7]

[pic 8]

I =  = 4,63·1015  А.[pic 9]

Диэлектрическая проницаемость от интенсивности позволяет определить способность диэлектрика образовывать электрическую ёмкость. Ёмкость плоского конденсатора Сс двумя металлическими обкладками прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости материала, заключенного между обкладками:

,[pic 10]

гдеh- высота диэлектрика,м;

S=a ·b – площадь одной обкладки,м2

= 8,85·10-12 Ф/м – электрическая постоянная.[pic 11]

Рассчитаем

S = 0,5·0,4=0,2м2

Следовательно,

 Ф.[pic 12]

Диэлектрическая проницаемость материалов зависит от интенсивности процессов поляризации, протекающих в диэлектриках под воздействием внешнего электрического поля. Различают четыре основных вида поляризации: электронную, дипольную, ионную и спонтанную.

Электронная поляризация–упругое смещение электронных оболочек относительно ядра в атомах диэлектриков.

При электронной поляризации = 1…2,2.[pic 13]

Дипольная поляризация представляет собой поворот полярных молекул и наблюдается только в диэлектриках, состоящих из электрически зараженных молекул с ковалентными связями.

При дипольной поляризации = 3…8.[pic 14]

Ионная поляризация представляет собой упругое смещение ионов относительно узлов кристаллической решетки. Одновременно с ней в материале протекает и электронная поляризация.

При ионной поляризации = 8…20.[pic 15]

Спотанная поляризация протекает в диэлектрических особого вида называемых сегнетоэлектриками. При такой поляризации  достигает значений 1500…4500 и более.[pic 16]