ПО КУРСУ «ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА».

Стр 1 из 4Следующая ⇒

С.В. Власова

ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА

Методические указания и контрольные задания
для студентов очной и заочной формы обучения

по направлениям обучения

23. 03. 03. «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»,

13.03.02. «Электроэнергетика и Электротехника»,

Мурманск

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Общие рекомендации к изучению курса «Прикладная физика»…..………. …4

1.1. Работа над программой курса…..……………………………………………..4

1.2. Работа в сессию для студентов заочного обучения…………………………..5

1.3. Работа над контрольным заданием …………………………………………....6

1.4. Сдача зачёта (экзамена) по курсу «Прикладная физика» ……………………8

1.5. Программа курса «Прикладная физика»..…………………………………..10

1.6. Список рекомендованной литературы ………………………………………16

2. Темы и задания контрольной работы по курсу «Прикладная физика»……..17

3. Приложения………………………………………………………………………32

3.1. Приложение 1. Оформление титульного листа контрольной работы….......32

3.2. Приложение 2. Оформления внутренней стороны листа обложки………...33

3.3. Приложение 3. Оформление списка использованной литературы ………...34

ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К ИЗУЧЕНИЮ КУРСА

«ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА»

Уважаемый студент!

Вам предстоит изучить учебный курс «Прикладная физика» и сдать по нему либо дифференцированный зачёт (зачёт с оценкой), либо экзамен[1]. Курс посвящён изучению электрических и магнитных свойств материалов, используемых в электротехнике, электроэнергетике, автомобилестроении.

Изучение свойств электротехнических материалов невозможно без знания некоторых разделов курса общей физики, таких как: поведение диэлектриков в электрическом поле; электропроводность полупроводников и диэлектриков; магнитное поле в веществе. Отметим, что курс общей физики направлен, в первую очередь, на изучение общих законов, описывающих поведение физических объектов в различных силовых полях. Исходя из вышесказанного, в курсе общей физики невозможно уделить должное внимание изучению электро-магнитных свойств электротехнических материалов, а также особенностей их использования в практических целях в энергетике, электротехнике и автомобилестроении. Именно по этой причине в учебные планы Ваших направлений обучения, кроме курса общей физики, вводится курс «Прикладная физика».

Студенты дневного отделения изучают курс «Прикладная физика» в течение учебного семестра. Курс заканчивается либо зачётом (с оценкой), либо экзаменом[2].

Студенты заочного обучения изучают курс в течение учебного года. На установочной сессии студенты посещают лекции, (возможно, и практические занятия) и получают задание на работу в семестре. В экзаменационную сессию они будут выполнять лабораторные работы, а также сдавать зачёт (или экзамен)

Студентам заочного отделения рекомендуется в межсессионный период проделать необходимый объем учебной работы по освоению курса «Прикладная физика» с тем, чтобы успешно сдать зачёт (или экзамен) в экзаменационную сессию.

РАБОТА НАД ПРОГРАММОЙ КУРСА

Каждому студенту, независимо дневного или заочного отделения, необходимо выполнить определённый объём учебной работы по освоению курса «Прикладная физика», а именно:

1. Необходимо изучить учебный материал по программе курса, представленной в разделе 2, пользуясь списком рекомендованной литературы и другими доступными источниками.

2. Необходимо выполнить контрольную работу или расчётно-графическое задание (РГЗ). Ваше контрольное задание состоит из семи частей, названия которых приведены ниже:

· Общие сведения об электротехнических материалах.

· Поляризация диэлектриков.

· Электропроводность диэлектриков.

· Диэлектрические потери.

· Пробой диэлектриков.

· Магнитные свойства электротехнических материалов.

· Физико-химические свойства электротехнических материалов.

Каждый студент получит контрольное задание, номер которого соответствует его номеру в учебной карточке преподавателя, ведущего занятия в группе по изучаемому курсу.

Порядок оформления контрольного задания будет рассмотрен в разделе «Работа над контрольным заданием». Очевидно, что порядок оформления не зависит от формы обучения.

Если Вы студент заочного отделения, то после того, как Вы выполните контрольное задание, Вы должны будете передать его методисту, который работает с Вашей группой. Методист передаст контрольное задание на кафедру общей и прикладной физики для проверки. Если Ваше контрольное задание выполнен правильно, то на обложке тетради будет стоять надпись «к защите» и подпись преподавателя. Если в работе будут существенные ошибки, то они будут указаны в Вашей тетради. В этом случае Вам необходимо будет внести исправления в контрольное задание и вновь передать его методисту. Не рассчитывайте, что Вы успеете исправить ошибки в экзаменационную сессию. Вы будете загружены текущими занятиями. Вносите все исправления в контрольное задание в межсессионный период.

Если Вы студент дневного отделения, то контрольное задание Вам будет выдано в электронном виде в начале семестра. Вы должны выполнить его и сдать на проверку в сроки, указанные преподавателем. Если Ваша работа будет иметь неточности и ошибки, то их следует устранить в сроки, названные преподавателем, работающим с Вашей группой.

РАБОТА В СЕССИЮ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ

Как правило, студенты заочного обучения имеют две сессии (за учебный год): установочную и экзаменационную. В период установочной сессии на лекционном занятии Вы получите методические рекомендации по изучению курса «Прикладная физика», а также задания к контрольной работе (или РГЗ), сможете задать преподавателю вопросы по изучению курса.

Для того чтобы закрепить теоретический материал, изученный Вами самостоятельно в межсессионный период, во время пребывания на экзаменационной сессии с Вами будут проведены практические и лабораторные занятия. Вам будет предложено выполнить определённое число лабораторных работ по курсу и сдать правильно оформленные отчёты. Все подробности этой работы Вы узнаете в экзаменационную сессию. Старайтесь не пропустить эти занятия, поскольку специально Вашей группе будет выделено время для работы в лаборатории.

РАБОТА НАД КОНТРОЛЬНЫМ ЗАДАНИЕМ

Контрольное задание (контрольная работа или РГЗ) выполняется как студентами дневного, так и студентами заочного отделения. Требования к оформлению контрольного задания изложены ниже.

1. Контрольная работа (или РГЗ[3]) выполняется в обычной тонкой ученической тетради «в клеточку» (обязательно! ) от руки. Не следует использовать общие тетради или листы формата А4. Распечатка электронного файла недопустима.

2. На обложку тетради наклеивается титульный лист, который распечатывается на принтере. Если у Вас нет возможности распечатать титульный лист на принтере, то в этом случае допускается оформление титульного листа «от руки» – чертёжным шрифтом. Образец оформления титульного листа представлен в приложении 1.

3. На внутренней части листа обложки Вам следует написать номер выполняемого варианта и в столбик выписать номера и темы заданий Вашего варианта, добавив два дополнительных столбца для замечаний преподавателя. Образец оформления внутренней стороны листа обложки представлен в приложении 2.

4. Задания следует выполнять в том порядке, в каком они указаны в таблице « Варианты контрольных заданий по курсу Прикладная физика». Каждое задание начинайте с новой страницы.

5. Следует переписать полное условие задания. Затем, пропустив строку, приступайте к ответу на вопрос задания.

6. Содержание ответа на вопрос задания должно соответствовать теме задания и полностью раскрывать смысл положений, перечисленных в задании. Тема задания должна быть полностью раскрыта.

7. В тексте должны быть ссылки на использованные Вами литературные источники. Ссылка на источник указывается в квадратных скобках. Например, [4]. Цифра 4 – это порядковый номер источника в списке использованной Вами литературы.

В конце контрольной работы должен быть указан список использованной Вами литературы. Названия литературных источников, использованных для подготовки контрольного задания, располагайте в алфавитном порядке. Если Вы пользовались материалами из сети Интернет, укажите адрес сайта, которым Вы пользовались. Образец оформления списка литературы приведён в приложении 3.

8. Работа должна быть выполнена самостоятельно, на основе изучения рекомендованной литературы. Не используйте в тексте термины и понятия, которые не известны Вам и смысл которых Вы не можете объяснить.

9. Писать следует аккуратно, разборчивым почерком, чтобы преподаватель без затруднений мог понять, что Вы написали. Каждую новую мысль начинайте с «красной строки». Между строками текста также должен быть интервал с тем, чтобы строки читались раздельно (не «лепите» строки друг на друга). Никакие ссылки на «плохой почерк» не принимаются. Если Вы считаете, что у Вас «плохой почерк», то пишите печатными буквами или чертёжным шрифтом.

Если Ваше контрольное задание не будет удовлетворять вышеперечисленным требованиям, то оно не будет проверяться до тех пор, пока Вы не оформите его в соответствие с требованиями.

10. Рисунки и графики должны быть оформлены с использованием чертёжных принадлежностей. Если рисунок сложный, то допускается вклеивание распечатанных из литературы рисунков. Рисунок (или график) обязательно сопровождается подписью со ссылкой на литературный источник, из которого взят рисунок.

11. В таблице приведены номера заданий, соответствующие различным вариантам. Напоминаю, что номер варианта Вам определит преподаватель, который будет работать с Вашей группой. Если Вы по уважительной причине пропустите первое занятие, то должны будете связаться с преподавателем лично и узнать номер варианта Вашего задания.

Таблица.

Варианты контрольных заданий по курсу «Прикладная физика»

№ варианта	Номера заданий по темам курса
Тема 1	Тема 2	Тема 3	Тема 4	Тема 5	Тема 6	Тема 7
	1.1	2.1	3.1	4.1	5.1	6.1	7.1
	1.2	2.2	3.2	4.2	5.2	6.2	7.2
	1.3	2.3	3.3	4.3	5.3	6.3	7.3
	1.4	2.4	3.4	4.4	5.4	6.4	7.4
	1.5	2.5	3.5	4.5	5.5	6.5	7.5
	1.6	2.6	3.6	4.6	5.6	6.6	7.6
	1.7	2.7	3.7	4.7	5.7	6.7	7.7
	1.8	2.8	3.8	4.8	5.8	6.8	7.8
	1.9	2.9	3.9	4.9	5.9	6.9	7.9
	1.10	2.10	3.10	4.10	5.10	6.10	7.10
	1.11	2.11	3.11	4.11	5.11	6.11	7.11
	1.12	2.12	3.12	4.12	5.12	6.12	7.12
	1.13	2.13	3.13	4.13	5.13	6.13	7.13
	1.14	2.14	3.14	4.14	5.14	6.14	7.14
	1.15	2.15	3.15	4.15	5.15	6.15	7.15
	1.16	2.16	3.16	4.16	5.16	6.16	7.16
	1.17	2.17	3.17	4.17	5.17	6.17	7.17
	1.18	2.18	3.18	4.18	5.18	6.18	7.18
	1.19	2.19	3.19	4.19	5.19	6.19	7.19
	1.20	2.20	3.20	4.20	5.20	6.20	7.20
	1.1	2.2	3.3	4.4	5.1	6.4	7.5
	1.2	2.1	3.5	4.2	5.5	6.8	7.9
	1.9	2.4	3.1	4.3	5.8	6.3	7.7
	1.7	2.3	3.4	4.1	5.9	6.1	7.4
	1.10	2.5	3.2	4.7	5.2	6.5	7.1
	1.6	2.9	3.10	4.8	5.6	6.9	7.10
	1.4	2.7	3.8	4.5	5.10	6.7	7.3
	1.8	2.8	3.7	4.6	5.3	6.2	7.8
	1.3	2.6	3.9	4.9	5.4	6.6	7.2
	1.5	2.10	3.6	4.10	5.7	6.10	7.6

СДАЧА ЗАЧЁТА (ЭКЗАМЕНА) ПО КУРСУ

«ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА»

Для того чтобы успешно сдать зачёт по курсу «Прикладная физика», Вам необходимо:

1. Выполнить контрольное задание, сдать его на проверку, внести необходимые исправления (если будут сделаны замечания). Контрольное задание считается успешно выполненным, если на обложке будет стоять пометка преподавателя, проверявшего работу, – «к защите».

2. Подготовиться к выполнению, выполнить и защитить определённое число лабораторных работ. Всю необходимую информацию по выполнению лабораторных работ Вы получите на занятиях, посвящённым лабораторным работам.

3. Во время сдачи зачёта преподаватель побеседует с Вами по теме Вашего контрольного задания («защита» контрольного задания), чтобы убедиться, что Вы его выполнили самостоятельно и разбираетесь в представленном материале.

4. Оценка Вам будет выставлена в зависимости от качества Вашей работы над контрольным заданием и лабораторными работами. Ниже изложены критерии выставления оценки дифференцированного зачёта по курсу «Прикладная физика».

КРИТЕРИИ ВЫСТАВЛЕНИЯ ОЦЕНКИ

Вопросы для самоконтроля (тема 1).

1. Приведите классификацию электротехнических материалов по применению. Назовите 4 основные функции, которые выполняют материалы.

2. Назовите 4 основные группы электротехнических материалов. Укажите, где они применяются.

3. Назовите основную характеристику электротехнических материалов. Как она связана с удельным электрическим сопротивлением материала. Запишите закон Ома в дифференциальной форме.

4. Охарактеризуйте области применения материалов с особыми физическими свойствами (высокие упругие свойства, сплавы с особыми свойствами теплового расширения, сплавы с особыми свойствами малого линейного расширения).

Тема 2. Поляризация диэлектриков. Диполь, плечо диполя. Электрический дипольный момент. Напряжённость электрического поля на продолжении оси диполя и на перпендикуляре, восстановленном из середины плеча диполя. Типы диэлектриков: неполярные, полярные и ионные кристаллы. Три вида поляризации диэлектриков: электронная, ионная, дипольная. Время релаксации. Величины, описывающие электрическое поле в диэлектриках: вектор напряженности электрического поля, вектор электрического смещения и вектор поляризуемости, их взаимосвязь. Относительная диэлектрическая проницаемость ε и восприимчивость ᴂ вещества, их взаимосвязь. Вектор электрического смещения , его связь с вектором напряжённости электрического поля и вектором поляризованности . Сторонние и связанные заряды, связь вектора и поверхностной плотности сторонних зарядов. Температурный коэффициент диэлектрической проницаемости вещества ТК_𝓔. Зависимость ε диэлектриков от различных факторов: температуры и напряжённости электрического поля.

Вопросы для самоконтроля (тема 2).

1. Дайте определение диполя и электрического дипольного момента.

2. Покажите, чему равна напряжённость электрического поля на продолжении оси диполя.

3. Покажите, чему равна напряжённость электрического поля на перпендикуляре, восстановленном из середины плеча диполя.

3. Какая характерная особенность неполярных диэлектриков, и как они ведут себя при внесении в электрическое поле?

4. Какая характерная особенность полярных диэлектриков, и как они ведут себя при внесении в электрическое поле?

5. Что такое ионные кристаллы и как они ведут себя при внесении в электрическое поле?

6. Что такое поляризация? Охарактеризуйте следующие виды поляризации: электронную, дипольную, ионную и спонтанную. Укажите классы веществ, для которых характерны эти виды поляризации.

7. Что такое время релаксации?

8. Дайте определение вектора поляризованности и покажите, в каких единицах он измеряется.

9. Как зависит вектор поляризованности от напряжённости электрического поля в диэлектрике?

10. Объясните механизм образования связанных зарядов на границе диэлектрика и поясните, как влияет электрическое поле связанных зарядов на напряжённость поля в диэлектрике.

11. Покажите, как связана поляризованность диэлектрика и поверхностная плотность связанных зарядов на его границе.

12. Относительная диэлектрическая проницаемость и восприимчивость, их взаимосвязь.

13. Как можно рассчитать величину связанного заряда на всей поверхности диэлектрике, зная величину вектора поляризованности. Получите формулу для величины заряда.

14. Определите относительную диэлектрическую проницаемость вещества. Установите связь между относительной диэлектрической проницаемостью и диэлектрической восприимчивостью вещества.

15. Дайте определение вектора электрического смещения и установите его связь с векторами напряжённости электрического поля и поляризованности.

16. Какие заряды называются сторонними. А какие связанными. Запишите формулу, устанавливающую связь вектора электрического смещения и поверхностной плотности сторонних зарядов.

17. Сформулируйте и докажите теорему Гаусса для вектора электрического смещения.

18. Что такоетемпературный коэффициент диэлектрической проницаемости ТК_𝓔? Как зависит относительная диэлектрическая проницаемость различных типов диэлектриков от температуры?

19. Как зависит относительная диэлектрическая проницаемость различных типов диэлектриков от напряжённости электрического поля?

Тема 3. Электропроводность диэлектриков. Величины удельной электрической проводимости γ и удельного электрического сопротивления ρ, характерные для ряда диэлектриков. Ток смещения, ток абсорбции, ток сквозной проводимости, ток утечки в диэлектрике. Зависимость тока утечки от времени. Расчёт удельного электрического сопротивления материала диэлектрика ρ по экспериментальным данным. Влияние температуры и влажности на ρ диэлектриков. Зависимость удельной электрической проводимости γ от величины заряда носителей тока, их концентрации и подвижности. Механизмы переноса заряда, характерные для диэлектриков. Зависимость удельного электрического сопротивления диэлектрика от температуры и влажности.

Вопросы для самоконтроля (тема 3).

1. Что такое электропроводность материала, какими физическими величинами оценивают уровень электропроводности?

2. Какие величины удельной электрической проводимости и удельного электрического сопротивления характерны для диэлектриков? Приведите примеры.

3. Что мы называем током утечки, током смещения абсорбционным током?

4. Как зависит ток утечки от времени, прошедшего с момента подачи напряжения на образец?

5. Как рассчитать сопротивление образца изоляции и величину его удельного электрического сопротивления на основе экспериментальных данных?

6. От каких физических величин зависит удельная электрическая проводимость материалов?

7. Как зависит удельное электрическое сопротивление образца диэлектрика от температуры и влажности?

8. Какие механизмы переноса заряда характерны для диэлектриков?

Тема 4. Диэлектрические потери. Диэлектрические потери и удельные диэлектрические потери. Векторные диаграммы токов и напряжений для разных элементов: проводника, конденсатора, индуктивности (идеальные случаи). Угол диэлектрических потерь. Активная мощность, рассеиваемая в диэлектрике, для последовательной и параллельной схем замещения. Связь тангенса угла диэлектрических потерь c мощностью, а также с удельной мощностью, рассеиваемой в диэлектрике. Методы измерения тангенса угла диэлектрических потерь и относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика. Диэлектрические потери диэлектриков и области применения некоторых широко используемых диэлектриков.

Вопросы для самоконтроля (тема 4).

1. Что такое диэлектрические потери, удельные диэлектрические потери?

2. Как рассчитываются диэлектрические потери при постоянном напряжении?

3. Диэлектрические потери, наблюдаемые в изоляции, выше (или ниже) в переменном электрическом поле по сравнению с постоянным электрическим полем?

4. Какими факторами обусловлены диэлектрические потери в переменном электрическом поле?

5. Что такое угол диэлектрических потерь δ?

6. Какой угол сдвига фаз φ между током и напряжением наблюдается при приложении переменного напряжения к идеальному конденсатору? Какова величина диэлектрических потерь в этом случае?

7. Как выбираются параметры схемы замещения (сопротивление и ёмкость) для расчёта диэлектрических потерь в реальном диэлектрике?

8. Покажите, почему может характеризовать диэлектрические потери диэлектрика, работающего в переменном электрическом поле (установите связь между диэлектрическими потерями и .

9. Удельные диэлектрические потери для диэлектрика, работающего на переменном напряжении, фактор диэлектрических потерь.

10. Закон Джоуля-Ленца (в дифференциальной форме) и получение зависимости, устанавливающей взаимосвязь диэлектрика с фактором диэлектрических потерь и удельной (активной) электрической проводимостью диэлектрика на переменном напряжении.

11. Анализ диэлектрических потерь в неполярных и полярных диэлектриках и объяснение зависимостей этих диэлектриков от температуры и частоты приложенного электрического поля.

Тема 5. Пробой диэлектриков. Механизм возникновения пробоя. Определение пробоя. Э лектрическая прочность и единицы её измерения. Виды пробоя в диэлектриках: электрический, электротепловой, электрохимический, ионизационный пробой. Особенности пробоя газообразных диэлектриков на примере воздуха: влияние давления, неоднородности электрического поля и его частоты, расстояния между электродами. Особенности пробоя жидких диэлектриков. Механизм пробоя для очень чистых и технически чистых жидких диэлектриков. Влияние на величину электрической прочности степени очистки жидкого диэлектрика (на примере влияния влаги). Электротехнические характеристики некоторых жидких диэлектриков, используемых в электротехнике и электроэнергетике. Особенности пробоя твёрдых диэлектриков: механизм пробоя при разных условиях испытаний, зависимость электрической прочности от природы материала и условий испытаний, интервал изменения электрической прочности и её зависимость от температуры. Электротехнические характеристики некоторых твёрдых диэлектриков, используемых в электротехнике и электроэнергетике.

Вопросы для самоконтроля (тема 5).

1. Что такое пробой диэлектрика, как он возникает в диэлектрике?

2. Что такое электрическая прочность, в каких единицах она измеряется?

3. Охарактеризуйте электрический пробой в диэлектриках.

4.Охарактеризуйте электротепловой пробой в диэлектриках.

5. Охарактеризуйте электрохимический пробой в диэлектриках.

6. Охарактеризуйте ионизационный пробой в диэлектриках.

7. Поясните, почему важно изучать особенности пробоя воздуха. Назовите величину электрической прочности воздуха.

8. Охарактеризуйте особенности пробоя газообразных диэлектриков на примере воздуха: влияние давления, неоднородности электрического поля и его частоты, расстояния между электродами. Объясните характер зависимости электрической прочности воздуха от давления.

9. Приведите примеры жидких диэлектриков, укажите, где они используются. Сравните величины электрической прочности газов и жидкостей.

11. Укажите, какие примеси характерны для жидких диэлектриков. Назовите интервал значений электрической прочности, характерный для очень чистых и технически чистых жидкостей.

12. Укажите, какие механизмы используются для объяснения пробоя в очень чистых и технически чистых в жидких диэлектриках.

13. Объясните влияние влаги на развитие пробоя в жидком диэлектрике на примере трансформаторного масла.

14. Назовите приблизительные значения основных электротехнических характеристик жидких диэлектриков, используемых в электротехнике и электроэнергетике.

15. Назовите особенности пробоя твёрдых диэлектриков, укажите механизм пробоя при разных условиях испытаний.

16. Объясните зависимость электрической прочности твёрдого диэлектрика от природы материала и условий испытаний

17. Назовите интервал изменения электрической прочности твёрдых диэлектриков и её зависимость от температуры.

18. Назовите приблизительные значения основных электротехнических характеристик некоторых твёрдых диэлектриков, используемых в электротехнике и электроэнергетике.

Тема 6. Магнитные свойства электротехнических материалов. Количественное описание магнитных свойств вещества. Физические величины, используемые для описания магнитных свойств вещества: вектор намагниченности, магнитной индукции, напряжённости магнитного поля, магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость вещества. Взаимосвязь физических величин, относящихся к описанию магнитных свойств веществ. Диамагнитный эффект и диамагнетики. Парамагнетизм и парамагнетики. Ферромагнетики, антиферромагнетики, ферримагнетики. Отличительные особенности ферромагнетиков. Температура Кюри. Природа ферромагнетизма. Магнитные домены. Кривая намагничивания ферромагнетика. Техническое насыщение. Магнитный гистерезис и петля гистерезиса. Предельный цикл: коэрцитивная сила и остаточная индукция. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы.

Вопросы для самоконтроля (тема 6).

1. Какая физическая величина называется намагниченность, в каких единицах она измеряется?

2. Какими магнитные поля создают магнитное поле в веществе?

3. Как связана намагниченность с напряжённостью внешнего магнитного поля?

4. Что такое магнитная восприимчивость, в каких единицах она измеряется, как связана с магнитной проницаемостью вещества?

5. Какая взаимосвязь существует между векторами магнитной индукции в веществе , вектором намагниченности и напряжённостью магнитного поля ?

6. Как связаны вектора и ?

7. Объясните природу диамагнитного эффекта.

8. Какие вещества называются диамагнетиками? Какие значения магнитной восприимчивости характерны для них? Назовите некоторые диамагнитные вещества.

9. Какие вещества называются парамагнетики? Что такое парамагнитный эффект? Какие значения магнитной восприимчивости характерны для паромагнетиков?

10. Назовите, чем обусловлены особенности магнитных свойств ферромагнетиков. Перечислите шесть отличительных черт ферромагнетиков.

11. Что такое домены? Какие размеры они имеют?

12. Как выглядит кривая намагничивания ферромагнетика? Укажите на кривой 4 характерные области и объясните, какие процессы происходят в ферромагнетике в каждой из областей.

13. Что такое техническое насыщение, магнитный гистерезис, петля гистерезиса, остаточная индукция, коэрцитивная сила?

14. Какие материалы называются магнитомягкими, магнитотвёрдыми? Где они используются?

Основная

1. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В. и др. Электротехнические материалы. Учебник для вузов. – 7-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат, 1985. – 304 с.: ил.

Указано последнее издание, но можно использовать и более ранние выпуски этой книги..

2. Власов А.Б., Власова С.В. Электротехническое материаловедение: Учеб. пособие для курсантов (студентов) всех форм обучения. – Мурманск, изд-во МГТУ, 2001. – 226 с.

3. Власов А.Б., Власова С.В. Лабораторный практикум по электрофизическим методам исследования диэлектриков: учеб. пособие для технических специальностей. – 4-е изд., перераб. и доп. – Мурманск: изд-во МГТУ, 2013. – 184 с.

Дополнительная

4. Силенко В. Н. Электротехнические материалы и их применение на водном транспорте: Учеб. для вузов. - Спб.: Политехника, 1995.-335 с.: ил.

5. Справочник по электротехническим материалам / под ред. Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева. - В 3 т. - Л.: Энергоатомиздат., 1988. - 1989.

6. Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоиздат, 1982. - 320 с., ил.

ТЕМЫ И ЗАДАНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО КУРСУ

«ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА»

для студентов МГТУ технических направлений и специальностей

ТЕМЫ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ

1. Общие сведения об электротехнических материалах.

2. Поляризация диэлектриков.

3. Электропроводность диэлектриков.

4. Диэлектрические потери.

5. Пробой диэлектриков.

6. Магнитные свойства электротехнических материалов.

7. Физико-химические свойства электротехнических материалов.

ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ.

2.1.-2.5. Опишите процесс поляризации диэлектрика. Дайте определение относительной диэлектрической проницаемости, времени релаксации.

Дайте определение вектора поляризуемости и назовите единицы измерения величины вектора поляризуемости. Как вектор поляризуемости зависит от напряжённости электрического поля в данной области пространства? Что такое диэлектрическая восприимчивость вещества и как она связана с относительной диэлектрической проницаемостью вещества? Как связаны вектор электрического смещения , напряжённость электрического поля и вектор поляризуемости ?

Подробно опишите следующие виды поляризации, назовите примерные диапазоны значений диэлектрической проницаемости для типичных представителей.

2.1. Электронная поляризация.

2.2. Ионная поляризация.

2.3. Дипольно-релаксационная поляризация.

2.4. Спонтанная поляризация.

2.5. Миграционная поляризация.

2.6.-2. 10. Какие виды поляризации характерны для газов? Дайте определение температурного коэффициента относительной диэлектрической проницаемости ТК𝓔? Почему относительная диэлектрическая проницаемость зависит от влажности воздуха? Как зависит относительная диэлектрическая проницаемость неполярного газа от давления? Почему это происходит? Как связаны относительная диэлектрическая проницаемость и показатель преломления газов?

2.6. Определите ТК𝓔 углекислого газа при температуре 20 ⁰С и давлении 4 Мпа.

2.7. Определите ТК𝓔 воздуха при температуре 20 ⁰С и давлении 2 Мпа.

2.8. Определите ТК𝓔 азота при температуре 20 ⁰С и давлении 1 Мпа.

2.9. Определите ТК𝓔 воздуха при температуре 60 ⁰С и давлении 0, 1 Мпа.

2.10. Определите ТК𝓔 азота при температуре –26 ⁰С и давлении 0, 1 Мпа.

2.11. Какие виды поляризации наблюдаются в жидкостях? Изобразите на графике и объясните зависимость относительной диэлектрической проницаемости от температуры и времени 𝓔 (Т) и 𝓔 (t) для неполярной жидкости. Изобразите на графике и объясните аналогичные зависимости для полярной жидкости.

2.12-2.13. Опишите процессы поляризации твёрдых диэлектриков. Может ли быть у этих веществ значение температурного коэффициента относительной диэлектрической проницаемости ТК𝓔 отрицательным, положительным, равным нулю? Нарисуйте зависимость 𝓔 (T) для неполярного и полярного твёрдого диэлектрика на одном графике. Объясните, почему зависимости 𝓔 от температуры носят такой характер. Нарисуйте и объясните зависимость 𝓔 (t) для неполярного и полярного твёрдого диэлектрика на одном графике. Объясните, почему зависимости 𝓔 от времени носят такой характер.

2.12. Определите отношение емкостей плоского конденсатора, имеющего в качестве диэлектрика электротехнический фарфор, при увеличении температуры от 0 до 300⁰С. Изменением размеров образца пренебречь. Опишите свойства и получение электротехнического фарфора.

2.13. Какие диэлектрики называются сегнетоэлектриками? Изобразите на графике и объясните зависимость 𝓔 (T) для титаната бария. Определите значение диэлектрической проницаемости при температуре 20⁰С и температуре Кюри. Опишите свойства титаната бария. Где применяется данный материал?

Изобразите на графике зависимость величины вектора поляризованности сегнетоэлектрика от величины приложенного к диэлектрику электрического поля. Объясните характер зависимости.

2.14.-2.19. Опишите основные свойства и назовите области применения пиро-, пьезо-, сегнетоэлектриков.

2.14. Опишите основные области применения прямого и обратного пьезоэффекта. Какие материалы для этого используются?

2.15. Опишите основные характеристики пара- и сегнетоэлектрического состояния. В каком состоянии находится материал при температурах ниже температуры Кюри? Выше температуры Кюри? Какие материалы с сегнетоэлектрическими свойствами применяются в электротехнической промышленности?

2.16. Опишите свойства пироэлектриков, материалы и приборы, в которых они используются, в частности применение пироэлектриков в пириконах, тепловизорах, пирометрах.

2.17. Опишите эффект, используемый в кварцевых резонаторах частоты.

2.18. Опишите эффект электрострикции. В чём его отличие от пьезоэффекта?

2.19. Что такое электретный эффект? В каких приборах он используется?

2.20. Опишите не менее двух методов определения диэлектрической проницаемости вещества.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ.

4.1.-4.2. Что такоедиэлектрические потери и удельные диэлектрические потери? Нарисуйте векторные диаграммы токов и напряжений для разных элементов: проводника, конденсатора, индуктивности (идеальные случаи).

12 3 4 Следующая ⇒