Что такое материал, материаловедение, электротехническое материаловедение

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ.

Конспект лекций.

Лектор: доцент кафедры электроснабжения и ресурсосбережения КТУ ТЫТЮК В.К.

Лекция 1. Введение в предмет

1.1. Представление, знакомство с потоком.

1.2. Что такое материал, материаловедение, электротехническое материаловедение.

1.3. Роль материалов в современной технике.

1.4. Классификация материалов, применяемых в энергетике и электротехнике.

1.5. Методические указания по курсу, литература.

Представление, знакомство с потоком.

Представиться самому. Назвать преподавателя, ведущего вместе с лектором лабораторные работы. Лабораторные работы проводятся в аудитории 547. Упомянуть об опасности высокого напряжения и необходимости строжайшего соблюдения мер безопасности. Формы отчетности по прочитанному курсу - зачет.

Система обучения состоит в чтении лекций и подготовке лабораторных работ. Объем курса включает в себя 18 лекций и 8 лабораторных работ. После первых 8-9 лекций предполагается небольшой тест. Затем, после последней лекции проводится заключительный тест. Поинтересоваться специальными дисциплинами, ТОЭ. Сделать замечание по поводу мобильной связи.

Целью настоящего курса является ознакомление и изучение основных материалов, применяемых в электроэнергетике, их основных свойств.

Курс «Электротехнические материалы» является частью более общей научной дисциплины – материаловедения.

Что такое материал, материаловедение, электротехническое материаловедение.

Материал - это объект, обладающий определенным составом, структурой и свойствами, предназначенный для выполнения определенных функций. Материалы могут иметь различное агрегатное состояние: твердое, жидкое, газообразное или плазменное. Функции, которые выполняют материалы - разнообразны. Это может быть обеспечение протекания тока - в проводниковых материалах, сохранение определенной формы при механических нагрузках - в конструкционных материалах, обеспечение непротекания тока, изоляция - в диэлектрических материалах, превращение электрической энергии в тепловую - в резистивных материалах. Обычно материал выполняет несколько функций, например диэлектрик обязательно испытывает какие-то механические нагрузки, а значит является конструкционным материалом.

Материаловедение - наука, занимающаяся изучением состава, структуры, свойств материалов, поведением материалов при различных воздействиях: тепловых, электрических, магнитных и т.д., а также при сочетании этих воздействий. Теоретической основой материаловедения являются физика и химия. Стихийными материаловедами были еще древние люди,, например, научившиеся делать каменные наконечники или топоры из определенных камней со слоистой структурой. Технический прогресс человечества во многом основан на материаловедении. В свою очередь технический прогресс дает новые возможности, методы, приборы для материаловедения, позволяет создавать новые материалы.

Рассмотрим пример с компьютерной техникой. Первые компьютеры были на вакуумных электронных лампах и имели сравнительно скромные возможности. Размер их был примерно со спортивный зал, размер единичного элемента для хранения и обработки информации составлял несколько сантиметров. После открытия полупроводников размер элемента уменьшился примерно в 10 раз, размеры компьютера уменьшились также примерно в 10 раз. По мере исследования полупроводников их размер уменьшался, пока не произошел качественный скачок после открытия интегральных схем, когда несколько транзисторов соединили в одном элементе. В дальнейшем и этот элемент постоянно уменьшался и в нем соединяли все большее количество транзисторов. В настоящее время элементарный транзистор имеет размер примерно 0.5 мкм, в больших интегральных схемах соединяются тысячи элементов. Предполагается, что в ближайшем будущем будет постепенно осуществляться переход на масштаб 0.2 мкм и 0.18 мкм. Имеются идеи о создании элементов размером в молекулу!

Электротехническое материаловедение - это раздел материаловедения, который занимается материалами для электротехники и энергетики, т.е. материалами, обладающими специфическими свойствами, необходимыми для конструирования, производства и эксплуатации электротехнического оборудования. Ряд материалов традиционны для любого из разделов материаловедения, в первую очередь, это конструкционные материалы. Основные материалы, рассматриваемые здесь специфичны именно для электротехнического раздела материаловедения, это в первую очередь диэлектрические материалы, затем проводниковые материалы, магнитные материалы, материалы для резисторов. В основном эти темы и будут рассматриваться в курсе электротехнического материаловедения. Для успешного освоения курса не требуется особых знаний. Математика в школьном объеме, физика в объеме курса общей физики.