Контрольная работа по " Химии радиоматериалов"

     Диффузионной  длиной называется среднее расстояние, на которое носитель диффундирует за время жизни:

                                                     

,                              (1)

где D_n - коэффициент диффузии электронов

τ – время жизни электронов

Подвижность электронов определяется соотношением Эйнштейна: , (2)

где эВ/К - Постоянная Больцмана

= 3800 см²/сек

Выразим D_n  из формулы (2) и подставим в (1):

     

     

3. 3 Диэлектрические материалы

Задача  № 3.3.1

Конденсаторная  керамика при 20°С имеет проводимость γ° = 10^-13 Сим/см. Какова проводимость γ_т при заданной температуре, если температурный коэффициент сопротивления α= 0,8?

Дано:

Т=37˚С

Найти: γ_т

Решение.

Проводимость  и удельное сопротивление взаимно обратно пропорциональны: 

 

Зависимость объемного удельного сопротивления  твердого диэлектрика от температуры  выражается формулой:

      ,

где – сопротивление диэлектрика при температуре окружающей среды 20˚С,

- температурный коэффициент  сопротивления 

                                                            (1)

выразим из формулы (1): 

     

теперь  определим проводимость при заданной температуре Т = 43˚С:

      Сим/см

Задача  № 3.3.2

Определить  пробивное напряжение U_пр между электродами конденсатора на рабочей частоте f, если температура, до которой нагревается в электрическом поле диэлектрический материал толщиной h конденсатора, не превышает Т^о_кр.

Дано:

Материал  – бумага кабельная

f=10 кГц

h=0,07 мм

Т=55 ^оС

tg δ=3 * 10^-4

α tg δ=8, * 10^-3 1/К

ε=1,2

σ= 10[Вт/см²*град]

Найти: U_пр

Решение.

Пробивное напряжение найдем по формуле:

      ,

где К=1,15·10⁵ - числовой коэффициент;

f – частота, Гц;

tgδ₀ – тангенс угла потерь диэлектрика при температуре окружающей среды;

h – толщина;

σ – коэффициент теплоотдачи , Вт/м²·К;

α – температурный коэффициент тангенса угла потерь

В диэлектриках, имеющих ε < 10, преобладающими являются потери сквозной электропроводности 

                              Задача № 3.3.3

Как изменится электрическая прочность воздушного конденсатора, если расстояние между электродами уменьшить от h₁ до h₂?

Дано:

h₁=0,5 см

h₂=0,1 см

Решение.

Электрическая прочность диэлектрика:

где U_пр – напряжение пробоя диэлектрика.

h – толщина  материала.

Так как рассматриваемые  расстояния между обкладками конденсатора много меньше размера обкладок, то возникает однородное поле,  при уменьшении расстояния между электродами электрическая прочность воздуха возрастает, это связано с трудностью формирования разряда.

При неизменном U_пр ,  при h₁:

(1)

при h₂:

(2)

разделим (2) на (1):

Количественно, электрическая плотность увеличится в 5 раз.

                            3.4 Магнитные материалы

Задача  № 3.4.1

Один  из магнитных сплавов с прямоугольной  петлей гистерезиса ППГ имеет  следующие параметры: поле старта H_о , коэрцитивную силу H_с, коэффициент переключения S_ф. Найти время переключения i.

Дано:

H_о=14 А/м

H_с=12 А/м

S_ф=32мкк/м

Найти: i

Решение.

Коэффициент переключения для магнитных материалов с прямоугольной петлей гистерезиса:

        
 

где - напряженность магнитного поля, соответствующая максимальной магнитной индукции В .

- время переключения.

                          

                        

                          Задача 3.4.2.

Магнитодиэлектрик выполнен из порошков никелево-цинкового  феррита HН400 и полистирола с объемным содержанием магнитного материала  α. Определить магнитную и диэлектрическую проницаемость материала μ и ε, если магнитная диэлектрическая проницаемость магнитного материала μ_а, ε_м имеет заданные значения. Диэлектрическая проницаемость полистирола ε д=2,5.

Дано:

α=0,5

ε_м=55

Найти: μ,ε

Решение.

Для магнитодиэлектрика, состоящего из связующего диэлектрика и магнитного наполнителя  магнитная проницаемость  :

,

где - магнитная проницаемость магнитного  наполнителя (начальная магнитная проницаемость)

 

Диэлектрическая проницаемость магнитодиэлектрика :