1 дәріс Дәріс тақырыбы: Негізгі түсініктемелер. Диэлектрикті материалдардағы физикалық процестер
жүктеу/скачать 1,33 Mb.
|
Дәрістер
|
ЭЛЕКТРТЕХНИКАЛЫҚ МАТЕРИАЛТАНУ №1 дәріс Дәріс тақырыбы: Негізгі түсініктемелер. Диэлектрикті материалдардағы физикалық процестер. Кіріспе. Зат құрылымы жайлы жалпы мәліметтер. Байланыстар түрлері. Негізгі элементарлы бөліктерден тұратын бізге белгілі барлық заттар болып, протондар, нейтрондар, электрондар жатады. Протондар мен нейтрондардан атом ядросы тұрады, ядроның оң зарядын компенсациялай отырып электрондар атом қабықшасын толтырады. Атом ядросының құрылымын, қабықшалардың электрондармен толу периодтылығын Д.И.Менделеев кестесі көмегімен табуға болады. Газдар, сұйық және қатты денелер атомдардан, молекулалардан және иондардан тұрады. Атомдар өлшемдері – ангстрема ретінде, атомдардан алынған, электрондар бөлігінен айырылған, оң иондар өлшемі атомдар өлшемдеріне қарағанда кіші, ал қосымша электрондарды қосып алған теріс иондар өлшемдері сәйкес келетін атомдар өлшемдеріне қарағанда үлкен. Иондар болып электрондарын жоғалтқан немесе қосып алған атомдар тобы болуы да мүмкін. Газдар молекулалары атомдардың әртүрлі сандарынан тұрады. Мысалы, гелий, неон и аргон – біратомды газдар; сутегі, азот, оттегі екіатомды молекулалардан тұрады; көмірқышқыл газ, су буы – үшатомды молекуладан; аммиак молекуласы – төрт атомнан; метан – бес атомнан. Атомдардың сыртқы электронды қабықша құрылымына байланысты байланыстардың әрқалай түрлері құрылуы мүмкін. Көбінесе ковалентті және ионды химиялық байланыстары бар молекулалар кездеседі. Ковалентті байланыс екі көрші атомдардың электрондарының ортақтандырылуы кезінде туады. Осындай типтегі химиялық байланыс H2 ,O2, CO молекулаларында орындалады және тағы басқа. Шамасы бойынша бірдей оң және теріс зарядтардың орталары сәйкес келетін молекулалар полярлы емес болып табылады. Егер кейбір заряд белгілері бойынша қарамақарсы молекулалар ортасы сәйкес келмесе және бір бірінен қандай да бір қашықтықта болса, онда мұндай молекулалар полярлы немесе диполды деп аталады. Заряд және оң және теріс зардтардың орталары арасындағы қашықтыққа көбейтіндісімен анықталатын полярлы молекула диполды моментпен сипатталады. Затты электрлі қасиеттері бойынша классификациялау. Электртехникалық материалдар деп электрмагнитті өріске қатынасы бойынша арнайы қасиеттермен сипатталатын және техникада осы қасиеттерін ескере отырып қолданылатын материалдарды айтады. Әртүрлі материалдарға жеке электрлі немесе магнитті өрістер, сондай-ақ олардың жинақталған әсерлері беріледі. Магнитті өрістегі жүрістері бойынша материалдар күшті магнитті (магнетики) және әлсіз магнитті болып бөлінеді. Күшті магнитті материалдар техникада магшнитті қасиеттерінің арқасында кеңінен қолданыс тапты. Электр өрісіндегі жүрісі бойынша материалдар өткізгіш, жартылай өткізгіш және диэлектриктер болып бөлінеді. Атомдармен байланысы бар, энергетикалық деңгейден тұратын аумақ валентті аумақ деп аталады (электрондармен толған аумақ). Энергетикалық деңгейден тұратын, электрондары жоқ және бола да алмайтын аумақ тиым салынған аумақ деп аталады. Бос электрондары бар энергетикалық деңгейден тұратын, (атомдармен байланысы жоқ), аумақ еркін аумақ деп аталады (еркін энергетикалық деңгейлер аумағы). Диэлектриктер болып, тиым салынған аумағы соншалықты үлкен, кәдімгі жағдайларда онда электронды электрөткізгіштік байқалмайтын материалдарды айтады. 1. Сурет – Диэлектриктердің энергетикалық диаграммасы (а), жартылай өткізгіштердің (б) и өткізгіштердің (в) қатты денелердің аумақтық теориясына байланысты абсалютті нөл кезінде. 1 – электрондармен толған аумақ, 2 – тиым салынған аумақ, 3 – еркін энергетикалық деңгейлер аумағы. Жартылай өткізгіштер болып, тиым салынған аумағы едәуір тар және ол аумақ сыртқы энергетикалық әсерлер арқасында жабылуы мүмкін болатын заттарды айтады. Өткізгіштер болып, электрондармен жабылған аумағы еркін энергетикалық деңгей аумағына жанасатын немесе тіптім сол умақпен жабылатын материалдарды айтады. Температураның көтерілуіне байланысты жартылайөткізгіштерде еркін электрондар саны өседі, ал абсалютті нөлге дейін төмендеуімен – нөлге дейін кемиді. Осындай түрде, заттардың электрөткізгіштігі әртүрлі температурада елеулі әртүрлі болуы мүмкін. Термогенерация процесі дегеніміз – бұл валентті аумақтан еркін аумаққа температураның көтерілуімен өтетін электрондар санының өсуі. Электрондардың еркін жағдайға өту процесі кері құбылыспен байланысқан, яғни электрондардың валентті аумаққа қайтуы. Нәтижесінде тұрақты температура кезінде затта тепеьеңдік басталады, яғни еркін аумаққа өтетін электрондар саны валентті аумаққа қайтатын электрондар санына тең. Электрондардың еркін жағдайға өтуі немесе тесік (валентті аумақтан кеткен электроннан қалған бос вакантты орын) құруы үшін қажетті энергияны - тек жылу қозғалысы ғана жеткізіп қоймайды, сондай-ақ энегрияның басқа көздері де, мысалы: жарық, электрондар мен ядролық бөліктер ағыны, электронды және магнитті өрістер, механикалық әсерлер және тағы басқа. Электронды қасиеттер, зат атомының өзара әсерлесу шарттарымен анықталады және берілген атомның міндетті ерекшелігі болып табылмайды. Мысалы, алмаз түріндегі көмір сутегі диэлектрик болып табылады, ал графит түрінде үлкен өткізгіштікке ие. Кристалды тордың қоспалары мен дефектілері қатты денелердің электр қасиеттеріне күшті әсер етеді. жүктеу/скачать 1,33 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|