Раздел 2. Электротехнические материалы
Тема 2.1. Проводниковые и полупроводниковые материалы
Проводниковые материалы: виды, свойства и применение на подвижном составе железных дорог. Проводниковые материалы высокой проводимости. Проводниковые сплавы с высоким удельным сопротивлением. Провода и силовые кабели.
Полупроводниковые материалы: виды, свойства и применение на подвижном составе железных дорог.
Методические указания к теме 2.1
Строительство электрифицированных железных дорог, широкое внедрение средств автоматики и телемеханики, модернизация подвижного состава, повышение общей энерговооруженности предприятий транспорта сопровождаются расходом огромного количества электротехнических материалов.
В ходе изучения данной темы необходимо уяснить, что электротехнические материалы обладают особенными свойствами, необходимыми для применения в электрооборудовании и радиоэлектронной аппаратуре. Эти свойства должны соответствовать процессам, происходящим в электроаппаратах: генерирование и передача электроэнергии, выпрямление и модуляция электрического тока, преобразование электрических сигналов в звуковые или световые и т.д. Эти свойства используются при изготовлении разнообразных электротехнических изделий: проводов, волноводов, трансформаторов, магнитов, электронных ламп, лазеров, светотехнических устройств, полупроводников, интегральных схем тензодатчиков и т.д.
Изучение данной темы необходимо начать с повторения основных свойств, определяющих вид материала, которые были рассмотрены ранее при изучении курсов физики и электротехники. Электротехнические материалы по их способности проводить электрический ток делятся на проводниковые, полупроводниковые и электроизоляционные (диэлектрики). Электрическая проводимость твердых материалов определяется электронным строением атомов. Проводники и полупроводники сильно различаются по электрическим свойствам. Проводниками являются металлы и сплавы на их основе. Проводниковые материалы делятся на две группы:
· металлы и сплавы высокой проводимости;
· сплавы с высоким удельным сопротивлением.
К полупроводникам относятся ряд элементов III и VI групп периодической системы Д. И. Менделеева (простые полупроводники), а также химические соединения на их основе. Наиболее широко применяемые полупроводники – германий и кремний.
Вопросы для самоконтроля:
1. На какие группы делятся электротехнические материалы в зависимости от их способности проводить электрический ток. Приведите примеры материалов каждой группы.
2. Какие частицы являются носителями электрических зарядов в металлах, полупроводниках, газах и растворах?
3. В чем отличие электротехнических материалов от конструкционных
4. Что такое электропроводность?
5. Перечислите металлы и сплавы высокой проводимости.
6. Назовите основные характеристики металлов и сплавов высокой проводимости.
7. Перечислите сплавы с высоким удельным сопротивлением.
8. Перечислите основные свойства сплавов с высоким удельным сопротивлением.
9. Укажите проводниковые металлы и сплавы, применяемые на железнодорожном транспорте.
10. Kакие материалы называют сверхпроводниками где они используются?
11. Какие материалы называют криопроводниками и где они используются?
12. Что такое полупроводник?
13. Перечислите основные полупроводниковые материалы.
14. Отчего зависит электропроводность полупроводников?
15. Укажите основные свойства полупроводниковых материалов.
16. Объясните, что собой представляет примесная и собственная проводимости полупроводников.
Список литературы: [1, 5].
Интернет-ресурсы:
1. Сайт ОАО «РЖД». Режим доступа: http://rzd.ru/
2. «Железнодорожный транспорт». Ежемесячный научно-теоретический технико-экономический журнал. Режим доступа: http://zdt-magazine.ru/redact/redak.htm
Тема 2.2 Диэлектрические и магнитные материалы
Диэлектрические материалы: виды, свойства и применение на подвижном составе железных дорог. Органические и неорганические диэлектрические материалы.
Магнитные материалы: виды, свойства и применение на подвижном составе железных дорог. Магнитномягкие и магнитнотвердые магнитные материалы.