Fiszki: MBM

Ruch ładunków pod wpływem pola elektrycznego

Nośnikami ładunku są uwolnione od jąder elektrony w paśmie przewodnictwa.

Półprzewodnik- 0,1<D<2,5eV
Dielektryk- D>2,5eV

zakres energii, w którym nie istnieją poziomy energetyczne

zakres energii jaką mają elektrony walencyjne uwolnione z atomu, będące swobodnymi nośnikami ładunku

zakres energii jaką mają elektrony walencyjne, związane z jądrem atomu

Duża przerwa energetyczna, całkowicie zajęte pasma energetyczne
-przewodnictwo jonowe-nieregularności w strukturze, obecność zanieczyszczeń, zanieczyszczenia te normalnie w chaosie, pod wpływem pole elektrycznego uporządkowują się, więc zaczyna płynąć prąd- prąd przewodzenia- skrośny, powierzchni

-zanika po pewnym czasie
-płynie aż do ustalenia się stanu równowagi

j=ju+jp ju-upływu jp-zanika (polaryzacji)
ju= suma NiQiVui (gdzie i to 0 do m-ilość rodzajów nośników w materiale) N-koncentracja nośnika
Vui= UiE Vui=prędkość unoszenia ładunku jest proporcjonalna do natężenia pole ele (E) a U jest wsp. proporcjonalności
więc ju=E NiQiUi
Gęst. ele. nie

Gęstość ładunku nie zależy od rozmiarów czy kształtu próbki.
ju= yE pole elektryczna x konduktywność
Konduktywność elektryczna jest odwrotnością rezystywności, więc konduktywność jak i rezystywność są stałymi materiałowymi.

Rv= U/Jv
stosunek napięcia prądu stałego U doprowadzonego do przeciwległych pow próbki do natężenia prądu Jv płynące na skroś próbki

Rs=U/Js stosunek napięcia prądu stałego U doprowadzonego do elektrod przylegających do jednej pow próbki względem natężenia prądu el Js płynącego pomiędzy tymi elektrodami

-przewodnictwo skrośne charakteryzowane przez stałą materiałową- to rezystancja skrośna odniesiona do wymiarów jednostkowych
pv=U/jV*s/d

Rezystancja powierzchniowa odniesiona do wymiarów próbki
ps= U/Js*l/a l-długość elektrody
a-odległość między elektrodami

-Techniczne
-Mostkowe
-Porównawcze
-Ładowanie kondensatora
-Elektrometryczne

Elektroda ochronna umożliwia odprowadzenie prądu pasożytniczego (powierzchniowego albo skrośnego w
zależności, którą rezystancję mierzymy) poza układ.

-prąd upływu (przewodnictwa elektrycznego)- związany nie doskonałościami w materiale
-prąd polaryzacyjny- prąd przesunięcia dielektrycznego (dipole) który zanika

Temperatura – wraz ze wzrostem temperatury rezystancja maleje dla dielektryków (dla metali rośnie)

Czas - Należy wyróżnić czas krótki, czyli taki po którym wykonuje się pomiaru rezystancji oraz czas długi,
czyli taki, który powoduje procesy starzenia w materiale. W czasie krótkim rezystancja rośnie i ustala się
( 1 lub 5min) natomiast w czasie długim maleje.

Wilgotność – wpływ na pomiar rezystancji jest uzależniony od budowy dielektryka. Szczególnie
uwidacznia się w dielektrykach tworzących na powierzchni wodną błonę (materiały hydrofilowe).
Ogólne maleje chyba, że hydrofobowe

Stopień zanieczyszczenia – im bardziej dielektryk jest zanieczyszczony tym jego rezystancja jest niższa

Napięcie pomiarowe – Prawo Ohma jest spełnione dla przewodników do pewnego napięcia
charakterystycznego (granicznego) dla danego materiału. Po jego przekroczeniu natężenie przestaje być
linową zależnością od napięcia.

-Czas
-Temperatura
-Wilgotność
-Stopień zanieczyszczenia
-Napięcie pomiarowe

Stosunek pojemności kondensatora z dielektrykiem do pojemności kondensatora bez dielektryka (po jego usunięciu).
Stała ta charakteryzuje własność gromadzenia energii w polu elektrycznym. Im większa
Tym większa podatność dielektryka na polaryzację

-Elektronowa
-Jonowa
-Dipolowa
-Atomowa
-Makroskopowa

-ładunek dodatni względem ujemnego w atomie

-wzajemne rozsunięcie różnych jonów

-porządkowanie dipoli względem pola elektrycznego

-polega na przesunięciu względem siebie atomów cząsteczki posiadających różne ładunki

-polega na przemieszczaniu w objętości dielektryka elektronów i/lub jonów pod wpływem zewnętrznego pola
elektrycznego, a także pułapkowaniu tych nośników na niejednorodnościach materiału lub w pułapkach
objętościowych

-W niższych temperaturach, lepkość cieczy jest
duża, przez co obrót dipoli jest utrudniony, a
sam dielektryk mniej podatny na polaryzację
dipolową
-W niższych temperaturach, lepkość cieczy jest
duża, przez co obrót dipoli jest utrudniony, a
sam dielektryk mniej podatny na polaryzację
dipolową

-Generalnie przenikalność elektryczna dielektryka
MALEJE wraz ze wzrostem częstotliwości
-Wraz ze wzrostem częstotliwości, w dielektryku
zachodzi coraz mniej rodzajów polaryzacji.
Względna przenikalność elektryczna jest
największa, gdy w dielektryku zachodzi kilka
rodzajów polaryzacji

cecha materiałowa, będąca miarą zdolności
zamiany energii pola elektromagnetycznego na ciepło; charakteryzuje zdolność dielektryka do
rozpraszania energii pola elektromagnetycznego

-Przewodnościowe- ruchem nośników swobodnych
-Polaryzacyjne
-Jonowe
-Relaksacyjne- wiążą się z ruchem nośników, których zdolność do przemieszczania się jest ograniczona

Dla dielektryków polarnych, tangens w funkcji częstotliwości na początku rośnie bo rośnie
energia tracona na obrót dipoli, potem maleje bo obrót dipoli nie nadąża za zmianami pola
elektrycznego - zanika składowa dipolowa polaryzacji.

W dielektryku niepolarnym modelowanym równoległym układem zastępczym, wartość oporu
określa tylko rezystywność skrośna.
Ze wzrostem temperatury maleje rezystywność więc tangens rośnie ze wzrostem temperatury
a maleje wraz ze wzrostem częstotliwości.

W funkcji temperatury - przy niskiej temperaturze jest duża lepkość więc ruch dipoli jest
niewielki i obserwujemy małe starty (brak ruchu = nie ma na czym tracić). Potem lepkość
maleje na tyle aby ruch był możliwy ale generuje on stary energii, więc tangens rośnie. Przy
najwyższej temperaturze dipol

W dielektrykach i układach rzeczywistych występują zwykle jednocześnie straty kilku
rodzajów. Stosunek wzajemny strat różnych rodzajów, związanych z budową i jakością
dielektryku, zmienia sie wraz ze zmiana częstotliwości i temperatury.

Największy uchyb jest spowodowany przez cienką warstwę powietrza między elektrodą a
powierzchnią próbki. Jest on szczególnie duży, gdy badany materiał ma małą grubość lub gdy
jego przenikalność elektryczna jest bardzo duża.

-im większa szczelina, tym większy błąd pomiaru
- istnienie szczeliny powietrznej jest tym bardziej krytyczne, im większa przenikalność
elektryczna materiału
- dla materiałów o dużej przenikalności elektrycznej przyleganie musi być bardzo dobre

C=Cg+Cb+Cr Cb i Cr- pasożytnicze
g- geometryczna- zależy od grubości próbki oraz powierzchni
b- brzegowa- zależy od kształtu i obwodu elektrody
r- rozproszenia- odległością elektrod od
uziemionych elementów

Każda metoda mostkowa jest metodą porównawczą. Oznacza to że porównujemy parametry
szukane z elementami wzorcowymi tego samego rodzaju w warunkach równowagi mostku
(wtedy gdy prąd płynący przez przekątną mostka jest bliski lub równy 0).

Wytrzymałość elektryczna dielektryka - natężenie pola elektrycznego Ep, odpowiadające napięciu
przebicia.

Podwyższając napięcie przyłożone do okładzin kondensatora z dielektrykiem osiąga się napięcie
krytyczne zwane napięciem przebicia Up, przy którym następuje przebicie elektryczne dielektryka.

-Kształt elektrod- układ z elektrodami płaskimi, -układ z elektrodami ostrzowymi
-Temperatura- Wzrost temperatury prowadzi do pogorszenia własności z dielektryków i zmniejszenia ich
wytrzymałości elektrycznej
-Stan zawilgocenia izolacji
-Grubość warstwy izolacji
-Rodzaj przebiegu napięcia

Im krótszy czas działania napięcia, tym większa
wytrzymałość elektryczna, bo nie dochodzi do jonizacji.

-Wytrzymałość elektryczna ostrzowego układu jest znacznie niższa od układu płaskiego.

Napięcie przebicia dla danego gazu, danego materiału elektrod oraz w stałej temperaturze
jest zależny tylko i wyłącznie od iloczynu p*d (d – odległość międzyelektrodowa, p –
ciśnienie)

SF6 jest gazem o dużej wytrzymałości elektrycznej
-Syntetyczny gaz elektroujemny, bezbarwny, bezwonny, bez smaku, mało aktywny
chemicznie, niepalny, nie wywołujący korozji, chętnie używany jako gaz izolacyjny.
-bardzo gęsty
-dobrze przewodzi ciepło
-dobrze izoluje
-nietoksyczny

-Elegaz jest stosowany jako medium izolacyjne w rozdzielnicach wysoko napięciowych,
wyłącznikach i transformatorach
-Gaz jest stosowany w wysokonapięciowych aparatach elektroenergetycznych

Elektret – dielektryk, który wytwarza w swoim otoczeniu trwałe, zewnętrzne pole
elektryczne. Źródłem pola w elektrecie są nagromadzone w nim ładunki elektryczne lub wytworzony
w dielektryku i „zamrożony” stan polaryzacji.

-Metoda termoelektryczna
-Metoda ulotowa
-Metoda cieczowa
-Metoda elektronowiązkowa

-Średnie położenie ładunku elektrycznego w materiale
-Rozkład ładunku elektrycznego
-Gęstość powierzchniowa
-Czas życia ładunku elektrycznego

-Elektrografia
-Filtry przeciwpyłowe
-Przetworniki elektromagnetyczne
-Materiały do bezpośredniego kontaktu z
krwią

-Diamagnetyki
-Paramagnetyki
-Ferromagnetyki

Ujemne wartości podatności magnetycznej (wszystkie elektrony są
sparowane), magnetyzują się w słabym stopniu, w przeciwnym kierunku do pola
zewnętrznego- gazy szlachetne

Dodatnia podatność magnetyczna (co najmniej jeden niesparowany
elektron), magnetyzują się w słabym stopniu, ale zgodnie z kierunkiem zewnętrznego
pola elektrycznego- metale alkaliczne, platyna, magnez

Dodatnia, duża lub bardzo duża podatność (każdy atom ma własne
pole magnetyczne, obszar atomów o tym samym kierunku pola magnetycznego
nazywamy domeną), ferromagnetyk w zewnętrznym polu magnetycznym- domeny
zaczynają się ustawiać się zgodnie z zewnętrznym polem

Kształt i wielkość pętli histerezy może się zmieniać w szerokich granicach w zależności od
składu i własności materiałów magnetycznych.

Cechą odróżniającą jest kształt (szerokość) pętli histerezy, co pociąga za sobą zasadnicze
różnice we własnościach obu rodzajów magnetyków.
Materiały magnetycznie twarde, o dużej powierzchni pętli histerezy, wymagają
namagnesowania dużego wydatku energetycznego ale zachowują własności magn.

-Paramagnetyki: im wyższa temperatura, tym bardziej chaotyczna orientacja dipoli.
-Dla ferromagnetyków podatność magnetyczna jest wiele rzędów wyższa niż dla
paramagnetyków. Wszystkie materiały ferromagnetyczne charakteryzuje określona
temperatura, zwana temperaturą Curie lub punktem Curie.

Zjawisko fizyczne polegające na wystąpieniu różnicy potencjałów w przewodniku, w którym płynie prąd elektryczny, gdy przewodnik znajduje się w poprzecznym do płynącego prądu polu magnetycznym- napięcie Halla, które powstaje pod wpływem działania siły lorentza

-Muszą w materiale występować swobodne nośniki ładunku
-W układzie musi płynąć prąd elektryczny
-Materiał musi być umieszczony w zewnętrznym polu magnetycznym

- Pomiary natężenia pola magnetycznego
- Przetwarzanie pola magnetycznego na sygnał napięciowy
- Określenie typu ładunków odpowiadających za przewodnictwo elektryczne w danej temperaturze.

-Udarność- miara kruchości materiału
-Wytrzymałość na zginanie statyczne
-Wytrzymałość na zerwanie (rozciąganie)
-Wydłużalność względna (rozciągliwość)
-Wytrzymałość na ściskanie
-Twardość

-Ciepło właściwe
-Przewodność cieplna
-Temperatura mięknienia Vicata
-Odporność cieplna Martensa