Одобрено кафедрой «Электрификация и

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

"МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

ИМПЕРАТОРА НИКОЛАЯ II»

(МГУПС (МИИТ))

Одобрено кафедрой «Электрификация и

Электроснабжение»

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

по дисциплине

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

С методическими указаниями

для студентов II курса

Специальности

«Системы обеспечения движения поездов»

Специализации: Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте (СА)

Телекоммуникационные системы и сети железнодорожного транспорта» (СТ)

Электроснабжение железных дорог (СЭ)

Москва 2016

Составители: д.т.н., профессор Серебряков А.С.,

к.т.н., доцент Ручкина Л.Г.

Р е ц е н з е н т — доктор техн. наук, профессор, член-корр. Академии транспорта РФ Л.А. Герман

Введение

Дисциплина "Материаловедение. Электротехническое материаловедение" включает в себя изучение следующих разделов: основы электротехнического материаловедения, типы твердых тел, их свойства; атомно-кристаллическое строение материалов; виды и свойства электротехнических материалов; агрегатные состояния, дефекты строения, проводниковые, полупроводниковые, сверхпроводниковые, магнитные материалы, диэлектрики; пробой диэлектриков; влияние внешних факторов на свойства материалов; электроизоляционные конструкции.

Начало применения электротехнических материалов было положено в 1802 г, академиком В.В. Петровым. Для изготовления батареи, с помощью которой впервые в мире была получена электрическая дуга, было использовано 8400 медных и цинковых дисков с прокладками из бумаги, пропитанной электролитом.

1832 г. в своих опытах по созданию электромагнитного телеграфа русский ученный П.Л. Шиллинг использовал в качестве изоляции пленку, пропитанную воском, каучук и шелковую пряжу.

1872 г. изобретатель А.Н. Лодыгин создал первую угольную лампу накаливания; в 1876 г. инженер П.Н. Яблочков изобрел электрическую "свечу", положившую начало широкому применению электрического освещения. В данных изобретениях были использованы проводники, магнитные материалы и электрическая изоляция.

В настоящее время совершенствуются технологии изготовления электротехнических материалов; разрабатываются и осваиваются новые материалы.

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Задание на контрольную работу состоит из пяти задач. Вариант контрольной работы выбирается по двум последним цифрам учебного шифра студента. Если учебный шифр студента представляет собой однозначное число, то за предыдущую цифру следует принять 0.

Оформление контрольной работы должно удовлетворять следующим требованиям:

1. Контрольная работа выполняется в виде расчетно-пояснительной записки. В начале контрольной работы должны быть указаны: название и номер контрольной работы; дисциплина; фамилия, имя, отчество; курс, факультет, специальность; учебный шифр студента.

2. Работы, оформленные небрежно, вызывающие затруднения или сомнения при их чтении, возвращаются студенту для переработки.

Страницы тетради должны быть пронумерованы, на каждой из них следует оставлять поля шириной не менее 3 см для замечаний рецензента.

3. Все расчетные действия должны сопровождаться краткими, но четкими пояснениями. При выполнении расчетов следует сначала привести расчетную формулу, затем сделать подстановку численных значений величин, входящих в формулу и записать полученный результат.

4. Для обозначения электрических величин должны применяться только условные буквенные обозначения в соответствии с действующим ГОСТ.

5. Обозначения электрических величин в тексте, в формулах, на векторных диаграммах и электрических схемах должны быть согласованы и расшифрованы один раз в каждой задаче.

6. Схемы, векторные диаграммы и графики должны выполняться на миллиметровой бумаге с применением чертежных инструментов согласно ЕСКД "Обозначения условные графические в схемах". Кривые и графики должны иметь размеры не менее 10х10см. Масштаб для графиков выбираются с соблюдением ГОСТ.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники. Учебник для вузов — СПб: Издательство "Лань", 2009.

2. Привалов Е.Е. Электроматериаловедение – Ставрополь: АГРУС, 2012.

Дополнительная

3. Серебряков А.С. Электротехническое материаловедение. Электроизоляционные материалы: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта. – М.: Маршрут, 2005.

5. Серебряков А.С. Электротехническое материаловедение. Проводниковые, полупроводниковые и магнитные материалы. Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта. – М.: Издательский дом «Транспортная книга», 2008

ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСЫ

6. http://nnov/rgotups.ru В рубрике «Электронная библиотека» в разделе «Студенту» Серебряков А.С. Материаловедение. Электроизоляционные материалы: 2 изд. перераб. и доп. учебн. Пособие. – М.: МИИТ, 2009.-159с.

ЗАДАЧА 1

ЗАДАЧА 2

ЗАДАЧА 3

Проводниковые материалы

В табл. 4 даны два различных проводниковых материала, которые выбираются по последней и предпоследней цифре шифра.

1. Укажите свойства заданных проводниковых материалов, области их применения, кратко опишите материалы.

2. Приведите основные параметры проводников, поясните их физический смысл и укажите численные значения параметров заданных материалов.

Таблица 4

Номер варианта	Наименование проводникового материала
Предпоследняя цифра учебного шифра	Последняя цифра учебного шифра
	Медь	Ртуть
	Алюминий	Вольфрам
	Железо	Титан
	Золото	Молибден
	Серебро	Натрий
	Никель	Калий
	Хром	Платина
	Кобальт	Палладий
	Олово	Кадмий
	Свинец	Манганин

ЗАДАЧА 4

Полупроводниковые материалы

В табл. 5 приведены два различных полупроводниковых материала, которые выбираются по последней и предпоследней цифре шифра.

1. Укажите свойства заданных полупроводниковых материалов, области их применения, кратко опишите материалы.

Таблица 5

Номер варианта	Наименование полупроводникового материала
Предпоследняя цифра учебного шифра	Последняя цифра учебного шифра
	Бор	Теллур
	Углерод (алмаз)	Карбид кремния
	Кремний	Фосфид галлия
	Германий	Антимонид индия
	Селен	Арсенид галлия
	Фосфор	Сульфиды
	Мышьяк	Селениды
	Сурьма	Теллуриды
	Сера	Оксид цинка
	Йод	Гемиоксид меди

2. Приведите численные значения основных параметров заданных материалов.

ЗАДАЧА 5

Ферромагнитные материалы

В табл. 6 и 7 даны два различныхмагнитных материала и приведены для них числовые значения магнитной индукции В и напряженности Н магнитного поля.

1. Назовите основные параметры заданных магнитных материалов и кратко поясните их физический смысл.

2. Приведите примерные числовые значения основных параметров заданных магнитных материалов.

3. Назовите основные области использования данных материалов.

4. Рассчитайте и постройте зависимость относительной магнитной проницаемости Одобрено кафедрой «Электрификация и - student2.ru от напряженности магнитного поля Н для магнитомягкого материала.

5. Рассчитайте и постройте зависимость магнитной энергии магнитной индукции от магнитной индукции для магнитотвердого материала, совместив график с зависимостью B=f(H).

Таблица 6

Номер варианта {предпоследняя цифра учебного шифра)	Наименование магнитомягкого материала	Параметры	Значения Н,кА/м; В,Тл
	Феррит 200НН	H	0,1; 0,3; 0,5; 1;2;2,5
В	0,04; 0,095; 0,11; 0,14; 0,16; 0,165
	Электротехническая сталь Э44	Н	0,1; 0,3; 0,5; 1;2;2,5
B	0,65; 1,07; 1,21; 1,30; 1,41; 1,44
	Псрмаллой 50НХС	H	0,01; 0,03; 0,05; 0,1; 0,3; 0,5
B	0,2; 0,65; 0,75; 1,05; 1,24; 1,28
	Пермаллой 79НМ	H	0,01; 0,03; 0,05; 0,1; 0,3; 0,5
B	0,53; 0,66; 0,69; 0,73; 0,77; 0,78
	Феррит 2000НН	H	0,01; 0,03; 0,05; 0,1; 0,3; 0,5
B	0,07; 0,15; 0,18; 0,2; 0,225; 0,23
	Железо особое чистое (карбонильное)	H	0,01; 0,02; 0,03; 0,05; 0,07; 0,1
B	1,18; 1,30; 1,38; 1,48; 1,55; 1,60
	Железо технически чистое	H	0,5; 1,0; 2,5; 5; 10; 30
B	1,38; 1,5; 1,62; 1,71; 1,81; 2,05
	Электротехническая сталь Э11	H	0,5; 1,0; 2,5; 5,0; 10; 30
B	1,2; 1,37; 1,53; 1,63; 1,76; 2,0
	Электротехническая сталь Э330	H	0,5; 1,0; 2,5; 5; 10; 30
B	1,6; 1,7; 1,85; 1,9;1,95;2,0
	Альсифер	H	0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06
B	1,44; 1,8; 1,86; 1,9; 1,92; 1,93

Таблица 7

Номер варианта (последняя цифра учебного шифра)	Наименование магнитотвердого материала	Параметры	Значения Н, кА/м;В,Т
	Сплав ЮНД4	Н	0; 10; 20; 30; 40
В	0,5; 0,43; 0,34; 0,21 ;0
	Сплав ЮНДК15	H	0; 10; 20; 30; 40; 48
B	0,75; 0,67; 0,56; 0,42; 0,2; 0
	Сплав ЮНДК24	H	0; 10; 20; 30; 40; 44
B	1,23; 1,22; 1,17; 1,03; 0,8; 0
	Феррит 07БИ	H	0; 40; 80; 120; 130
B	0,18; 0,15; 0,09; 0,02; 0
	Феррит 1БИ	H	0;40;80; 120; 160
B	0,22; 0,'18; 0,125; 0,07; 0
	Феррит ЗБА	H	0;40;80; 120; 160; 180
B	0,3; 0,25; 0,2; 0,125; 0,05; 0
	Викаллой 1 1	H	0; 10; 20; 30; 35; 38
B	1,02; 1,01; 1,0; 0.9; 0,7; 0
	Мартенситная сталь ЕХ	H	0; 1; 2; 3; 4; 5; 5,2
B	1,05; 1,0; 0,92; 0,84; 0,65; 0.18; 0
	Мартенситная сталь Е7В6	H	0;1;2;3-;4;5;5,5
B	1,1; 1,05; 0,98; 0,9; 0,75; 0,35; 0
	Металлокерами-ческий (на основе сплава магнико)	H	0; 10; 20; 30; 40; 50
B	1,0;0,99; 0,95; 0,87; 0,70; 0