Materiały elektrotechniczne. Podstawy teoretyczne i zastosowania
B. Florkowska, J. Furgał, M. Szczerbiński, R. Włodek
rok wydania: 2010
format: B5
oprawa: twarda
stron: 236
wydawnictwo: AGH
Podręcznik obejmuje swym zakresem podstawy teorii budowy materii oraz analizy zjawisk i przemian w materiałach. Umożliwia zapoznanie się z różnymi grupami materiałów stosowanych w konstrukcjach urządzeń elektrycznych, a także z metodami badań właściwości materiałów. Wiedza ta stanowi podstawę do innych przedmiotów specjalistycznych, obejmujących projektowanie i zasady doboru materiałów do tych konstrukcji i ich badania i diagnostykę w eksploatacji.
SPIS TREŚCI:
Wykaz ważniejszych oznaczeń 7
Wstęp 11
ROZDZIAŁ 1
Elektromagnetyczne cechy materii 13
1.1. Ogólny opis właściwości elektrycznych i magnetycznych materiałów 13
1.2. Właściwości elektryczne materiałów 15
1.2.1. Rodzaje ładunków elektrycznych 15
1.2.2. Ładunki swobodne w polu elektrycznym 17
1.2.3. Ładunki związane w polu elektrycznym 18
1.3. Właściwości magnetyczne materiałów 24
1.3.1. Dipole magnetyczne 24
1.3.2. Zjawiska wpływające na właściwości magnetyczne materiałów 25
1.3.3. Polaryzacja magnetyczna 27
1.4. Podział ogólny materiałów elektrotechnicznych 28
1.4.1. Grupy materiałów elektrotechnicznych 28
1.4.2. Podział materiałów ze względu na wartość konduktywności (rezystywności) elektrycznej 29
1.4.3. Podział materiałów ze względu na wartość przenikalności elektrycznej 31
1.4.4. Podział materiałów ze względu na wartość przenikalności magnetycznej 32
ROZDZIAŁ 2
Budowa fizykochemiczna materiałów 34
2.1. Budowa atomów 34
2.1.1. Stany kwantowe w atomie 35
2.1.2. Zmiany stanu energetycznego atomu 38
2.2. Struktura materii 39
2.2.1. Stany skupienia 39
2.2.2. Wiązania chemiczne w ciałach stałych 44
2.2.3. Defekty w kryształach 47
2.3. Teoria pasmowa ciała stałego 49
2.4. Podział materiałów według teorii pasmowej 52
ROZDZIAŁ 3
Materiały przewodzące 54
3.1. Wstęp 54
3.2. Przewodnictwo elektryczne metali 54
3.2.1. Podstawy fizykalne 54
3.2.2. Wpływ temperatury na rezystywność materiałów przewodzących 61
3.2.3. Współczynnik temperaturowy rezystywności 65
3.2.4. Związek między temperaturowym współczynnikiem rezystywnościα p a temperaturowym współczynnikiem rezystancji αR 67
3.2.5. Wpływ domieszek i zanieczyszczeń na rezystywność metali 69
3.3. Właściwości cieplne metali 70
3.3.1. Przewodnictwo cieplne metali 70
3.3.2. Wydzielanie się, ciepła w przewodnikach przy przepływie prądu elektrycznego 72
3.3.3. Obciążalność prądowa przewodników 74
3.4. Właściwości materiałów przewodzących i ich zastosowania 76
3.4.1. Materiały przewodowe 76
3.4.2. Materiały stykowe 77
3.4.3. Materiały oporowe 78
3.4.4. Materiały z węgla i grafitu 82
3.5. Materiały nadprzewodzące 84
3.5.1. Charakterystyka zjawiska nadprzewodnictwa 84
3.5.2. Właściwości materiałów nadprzewodzących i ich zastosowania 88
3.5.3. Warunki chłodzenia cieczami kriogenicznymi 91
ROZDZIAŁ 4
Materiały elektroizolacyjne 93
4.1. Podział i charakterystyka materiałów elektroizolacyjnych 93
4.2. Podział materiałów elektroizolacyjnych ze względu na efekty makroskopowe zjawisk polaryzacyjnych 95
4.3. Materiały elektroizolacyjne stałe 99
4.3.1. Grupy materiałów elektroizolacyjnych i ich zastosowania 99
4.3.2. Materiały nieorganiczne naturalne 100
4.3.3. Materiały organiczne naturalne 104
4.3.4. Materiały organiczne syntetyczne 106
4.3.4.1. Budowa i właściwości polimerów syntetycznych 106
4.3.4.2. Rodzaje i charakterystyka polimerów syntetycznych 109
4.3.5. Materiały o wyróżniającej się polaryzacji 121
4.3.6. Rezystancja powierzchniowa i skrośna 123
4.3.7. Zależność temperaturowa konduktywności dielektryków 128
4.3.8. Przenikalność elektryczna i straty dielektryczne 130
4.3.9. Wytrzymałość elektryczna 134
4.3.9.1. Mechanizmy przebicia materiałów elektroizolacyjnych stałych 134
4.3.9.2. Rodzaje wytrzymałości elektrycznej 141
4.4. Materiały izolacyjne ciekłe 142
4.4.1. Podział olejów izolacyjnych 142
4.4.2. Podstawowe właściwości olejów izolacyjnych 144
4.4.3. Przewodnictwo dielektryków ciekłych 146
4.4.4. Wytrzymałość elektryczna cieczy izolacyjnych 151
4.4.4.1. Mechanizmy przebicia cieczy 151
4.4.4.2. Charakterystyka wytrzymałości elektrycznej olejów izolacyjnych 152
4.5. Gazy elektroizolacyjne 154
4.5.1. Zjawiska elektryczne w gazach 154
4.5.2. Właściwości powietrza i jego zastosowania 157
4.5.3. Właściwości sześciofluorku siarki 159
4.5.4. Wytrzymałość elektryczna gazów elektroizolacyjnych 160
ROZDZIAŁ 5
Materiały półprzewodzące 164
5.1. Podstawy teoretyczne 164
5.2. Przewodnictwo elektryczne półprzewodników 168
5.3. Wpływ temperatury na rezystywność półprzewodników 173
5.4. Wybrane zjawiska w półprzewodnikach 176
5.4.1. Fotoprzewodnictwo 176
5.4.2. Luminescencja 176
5.4.3. Zjawisko Halla 177
5.4.4. Właściwości złącza p-n 179
5.4.5. Zjawiska termoelektryczne 182
5.5. Wybrane zastosowania półprzewodników 184
5.5.1. Fotorezystory i fotodiody 184
5.5.2. Ogniwa fotoelektryczne i słoneczne 185
5.5.3. Diody półprzewodnikowe i tranzystory 186
5.5.4. Diody elektroluminescencyjne i lasery 187
5.5.5. Warystory 187
5.5.6. Termistory 192
5.5.7. Ogniwa termoelektryczne 193
ROZDZIAŁ 6
Materiały magnetyczne 195
6.1. Wybrane zjawiska w materiałach ferromagnetycznych 195
6.2. Ferromagnetyk w polu magnetycznym 199
6.3. Straty energii w materiałach ferromagnetycznych 202
6.4. Podział technicznych materiałów magnetycznych 205
6.5. Właściwości materiałów magnetycznych 207
6.5.1. Materiały magnetyczne miękkie 207
6.5.2. Materiały magnetyczne twarde 212
6.5.3. Materiały magnetyczne ciekłe 217
ROZDZIAŁ 7
Materiały w konstrukcjach urządzeń elektrycznych 219
Literatura 229
Załącznik 1: Podstawowe stałe fizyczne i jednostki wybranych wielkości elektrycznych, mechanicznych i cieplnych 233
