Представления о строении вещества

Основное содержание курса.

Представление, знакомство с потоком.

Тема 1. Введение в предмет

Конспект лекций.

ПРОЦЕССЫ В ДИЭЛЕКТРИКАХ.

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

1.1. Представление, знакомство с потоком.

1.2. Основное содержание курса.

1.3. Представление об идеальном диэлектрике.

1.4.

Представиться самому. Назвать преподавателя, ведущего вместе с лектором практические работы. 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 практических занятий. 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.

Главной задачей курса «Процессы в диэлектриках» является углубленное изучение основных физических процессов, протекающих в диэлектриках при воздействии на них электромагнитных полей. Диэлектрические материалы используются в электротехнике в основном для создания электрической изоляции, например у проводов и кабелей, а также для увеличения электрической емкости конденсаторов. Основными электрофизическими характеристиками диэлектриков являются диэлектрическая проницаемость ε, удельное объемное сопротивление ρ, удельное поверхностное сопротивление ρ_s, диэлектрические потери tg δ, электрическая прочность Е_пр. Все эти характеристики диэлектриков в конечном счете определяются механизмом и расстоянием смещения связанных зарядов, т.е. поляризацией, а также концентрацией и подвижностью свободных зарядов, т.е. электропроводностью материала. Электропроводность и некоторые виды поляризации вызывают появление диэлектрических потерь. Под действием электромагнитных полей эксплуатационного диапазона в диэлектриках протекают процессы теплового и электрического старения. Под действием сильных электромагнитных полей наступает пробой и диэлектрик утрачивает свои электроизоляционные свойства. По ходу изучения дисциплины мы будем изучать механизмы проводимости диэлектриков, механизмы поляризации диэлектриков, возникновение в диэлектриках дополнительных диэлектрических потерь, процессы электрического старения и процессы пробоя диэлектриков.

В зависимости от соотношения энергии теплового движения частиц вещества и энергии их взаимодействия вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях: газообразном, жидком или твердом. Особым видом состояния вещества является плазменное состояние, которое образуется при нагревании веществ до температур свыше 5000 град.

Газы образуют реже одноатомные (благородные газы), чаще двух(азот, водород, кислород) – и многоатомные молекулы.

В жидкостях основным типом частиц являются многоатомные молекулы. Если молекулы полярные, то часть их распадется на положительно и отрицательно заряженные ионы. В жидкостях наблюдается ближний порядок – некоторая закономерность в расположении частиц, находящихся в непосредственной близости.

В твердых телах атомы, ионы и молекулы расположены либо в геометрическом порядке (кристаллические тела), либо хаотически, в ближнем порядке, образуя аморфное тело. Строение аморфных веществ сходно со строением жидкостей, имеющих очень высокую вязкость. Привести пример стекла.

В расположении частиц, образующих кристаллическое тело, имеет место как ближний, так и дальний порядок. В кристалле сформирована пространственная кристаллическая решетка. Многократно повторяющимся элементом является элементарная кристаллографическая ячейка. Вершины ячейки называют узлами, расстояние между соседними узлами называют периодом решетки. Форма кристаллов определяется размером периодов a, b, с и осевых углов α, β, γ. Существует 14 типов основных пространственных решеток, образующих 7 кристаллографических систем.

Некоторые вещества находятся в аморфно-кристаллическом состоянии, то есть в них сосуществуют две фазы: аморфная и кристаллическая.