Zestaw 1:
1.Opisać właściwości ferromagnetyków.
Ferromagnetyki magnesują się bardzo silnie, w kierunku
zgodnym do kierunku działania zewnętrznego pola
magnetycznego. Występuje histereza – zachowanie
magnetyzacji po zaniku zewnętrznego pola. Proces
magnesowania jest odwrotnie proporcjonalny do T- (T
– temperatura bezwzględna,  - temp. Curie). Przykłady:
żelazo, nikiel, kobalt.
Warunkami wystąpienia ferromagnetyzmu jest istnienie
niezapełnionych powłok elektronowych a także tzw. sił
wymiany (skłonności do uporządkowania orientacji
spinów) o odpowiedniej wielkości.
2.Materiały izolacyjne w elektroenergetyce (przykładowe,
najczęściej spotykane).
Sześciofluorek siarki SF

6

(elegaz) – nietoksyczny, trwały

do temp. 500 st. C, nie wywołuje korozji, gęstość 5x
większa od powietrza, 3x lepsze własności izolacyjne od
powietrza, niepalny, dobrze gasi łuk elektryczny, wymaga
hermetycznej kadzi. Stosowany w nowszych
transformatorach, wyłącznikach i rozdzielniach.
Oleje mineralne – głównie stosowane do gaszenia łuków
elektrycznych, do izolacji w transformatorach (także
konserwacji), jako chłodziwo
Wyroby ceramiczne – głównie ze względu na dużą
odporność na warunki atmosferyczne, temperaturę,
wytrzymałośc mechaniczną, niska cena (porcelana
elektrotechniczna, kamionka) używane np. w izolatorach.
Kalafonia – żywica pochodzenia roślinnego, używana do
zagęszczania olejów mineralnych, nasycania papieru
izolacyjnego.
Papiery elektroizolacyjne – jedynie dobrze wysuszony i
nasycony odpowiednim syciwem. Używany do izolacji w
kablach (stosunkowo gruby, wytrzymały mechanicznie) ,
kondensatorach (bardzo cienki i wysokiej jakości),
transformatorach.
Guma – materiał dość tani, używany do izolacji
elementów pod niskim napięciem lub odzieży/narzędzi
ochronnej
Polietylen (XLPE) – stosowany głównie do izolacji przy
nap. do 30 kV. Odporny na działanie temperatury,
kwasów, zasad, olejów
Polichlorek winylu PCW – jeden z najbardziej
rozpowszechnionych tworzyw sztucznych, zastępuje
gumę, może być barwiony na dowolne kolory, jedna z
najczęściej stosowanych izolacji
3.Sposoby domieszkowania półprzewodników.
Domieszkuje się zazwyczaj fosforem lub borem w fazie
ciekłej wytwarzania. Obecnie stosuje się metodę
nowocześniejszą, tzw. transmutację. Polega na
napromieniowaniu wałka monokryształu krzemu
strumieniem neutronów w rdzeniu reaktora jądrowego
(?). Ta skomplikowana metoda pozwala na uzyskanie
półprzewodników na prądy rzędu 3 kA. Podczas tego
procesu mogą powstawać ubytki sieci krystalicznej, które
eliminuje się wyrzażaniem w temperaturze 850 st. C.
Następnie elementy są cięte piłami diamentowymi na
płytki o grubości ok. 0,1 mm.
Zestaw II:
1.Co ma wpływ na konduktywność
Generalnie ze wzrostem temperatury maleje
konduktywność (przewodność), opisuje to
temperaturowy współczynnik
rezystywności/konduktywności. Im mniejszy
współczynnik rezystywności, tym lepsza konduktywność.
Najlepsza przewodność występuje w metalach czystych
(bez domieszek). Każda domieszka wywołuje większy
opór wobec przepływającego prądu.
2.Wpływ domieszek akceptorowych i donorowych na
warystorach
(?) Domieszkowanie akceptorowe i donorowe zmniejsza
pasmo zabronione w materiałach, co powoduje szerszy
zakres przewodzenia (niższy próg dla którego w
warystorze dojdzie do przepływu prądu).
3.Właściwości ferromagnetyków
(por. Z1/1)
Zestaw III:
1.Właściwości i zastosowanie gazów jako izolatorów.
Sześciofluorek siarki SF

6

(elegaz) – nietoksyczny, trwały

do temp. 500 st. C, nie wywołuje korozji, gęstość 5x
większa od powietrza, 3x lepsze własności izolacyjne od
powietrza, niepalny, dobrze gasi łuk elektryczny, wymaga
hermetycznej kadzi. Stosowany w nowszych
transformatorach, wyłącznikach i rozdzielniach.
Powietrze – w warunkach normalnych rezystywność
skrośna wynosi ok. 10

18

. Z uwagi na obecność pary

wodnej i zanieczyszczeń, powoduje korozję. Powietrze
jako izolację stosuje się głównie w sieciach
energetycznych (przewody przesyłowe rozpięte na
słupach z reguły nie posiadają zewnętrznej izolacji).
Azot – gaz niepalny, nietoksyczny, pod wysokim
ciśnieniem (kilkanaście atm.) ma dużo większą
wytrzymałość elektryczną. Służy do wypełniania
kondensatorów, w niektórych przewodach jako
chłodziwo.

2.Właściwości magnetyków miękkich.
Materiały magnetyczne miękkie mają bardzo wąską pętlę
histerezy, co pozwala na wielokrotne na- i Roz-
magnesowywanie materiałów bez większych strat. Stosuje
się je w obwodach magnetycznych, jako rdzenie
elektromagnesów, maszynach elektrycznych,
transformatorach. Odznaczają się dużą indukcją nasycenia
(B

n

) i przenikalnością magnetyczną, małą stratnością

magnet. Przykłady: czyste żelazo, stal krzemowa, stopy
Fe-Ni, metglas.

3.Przyczyny strat energii w izolatorach stałych
Na straty energetyczne składają się wszelkie defekty
struktury materiału (domieszki, zanieczyszczenia, ubytki
sieci krystalicznej).
Jednym z parametrów opisujących straty jest
współczynnik strat dielektrycznych tg . Wyrażony jest
stosunkiem składowej prądu rzeczywistej do urojonej.
Sam kąt  jest dopełnieniem do 90 st. Kąta przesunięcia

fazowego.

Głównymi przyczynami są:
Straty upływnościowe (konduktywność) – w zależności
od rezystywności danego materiału. Charakterystyczny
jest tu prąd upływu (i

p

).

Polaryzacja – polega na uporządkowywaniu dipoli
magnetycznych. W jej wyniku występuje tzw. prąd
absorpcji (i

a

), będący jednym ze składowych elementów

strat.
Zestaw IV:
1.Wpływ temperatury na konduktywność
półprzewodników
Podobnie jak w przypadku metali, wzrost temperatury
(większe drgania sieci krystalicznej) zmniejsza ruchliwość
elektronów. W półprzewodnikach koncentracja
elektronów nie jest stała, zależy silnie od temperatury (ze
wzrostem T silnie rośnie koncentracja), co w rezultacie
powoduje wzrost przewodności wraz ze wzrostem T – w
półprz. samoistnych. W przypadku półprzewodników
niesamoistnych (z domieszkami), charakterystyka jest
skokowa – przy niższych temperaturach jest zależna od
koncentracji elektronów, później – tak jak w metalach –
od drgań struktury (wzrost konduktywności
zahamowany). W trzecim etapie, znów rośnie ( z uwagi na
przewodnictwo elektronowe, możliwe w wysokiej
temperaturze)
2.Układ do pomiaru pętli histerezy metodą
oscyloskopową .

3.Właściwości przewodników i izolatorów
Przewodniki - 

20

 10

-6

[m] Charakteryzują się małą

rezystywnością/dużą konduktywnością (w
porównaniu do innych materiałów). Atomy metali w sieci
krystalicznej pozbawione są elektronów walencyjnych,
tworzących gaz elektronowy, umożliwiający
przewodzenie.
Izolatory - 

20

 10

10

[m] Charakteryzują się dużą

rezystywnością/mała konduktywnością (w porównaniu
do innych materiałów). Podstawową właściwością jest
brak elektronów swobodnych, umożliwiających
przewodzenie (przy braku zewnętrznych bodźców
jonizujących). Pole elektryczne nie powoduje rozerwania
silnie związanych ze sobą ładunków +- (jedynie sprężyste
przesunięcia).

Zestaw V:
1,Przyczyny powstawania strat w ferromagnetykach
Stratność magnetyczna jest sumą strat na histerezę i prądy
wirowe [W/kg]:
Straty na histerezę – największe w magnetykach
twardych, gdzie pętla histerezy jest szeroka.
Wzór: p

h

=

2

1

50













B

B

f

f

k

m

h

k

h

-stała materiałowa, f-

użyta częstotliwość, f

50

-50Hz, Bm/B1 amplituda zmiennej

indukcji w stos. Do B = 1T
Straty na prądy wirowe – straty na ciepło Joule’a
wywołane przepływem prądu zmiennego przez cewkę z
rdzeniem, spowodowane obecnością prądów wirowych.
p

w

~ 

2

B

2

f

2

 [W/m

3

]. Straty na prądy wirowe ogranicza się

jak najmniejszą grubością rdzenia ferromagnetycznego.
2.Czynniki wpływające na wytrzymałość elektryczną
materiałów izolacyjnych.
Kształt elektrod (najwyższa dla płaskich, dużych
elektrod), stan zawilgocenia izolacji, temperatura, grubość
warstwy izolacyjnej i jej stan techniczny, rodzaj napięcia
(najwyższa dla U udarowego, najniższa dla stałego –
wiąże się to z czasem działania).
E

p

= U

p

/l (wytrzymałość elektryczna = napięcie przebicia /

grubość dielektryka)
3..Sposoby domieszkowania półprzewodników.
Por. Z1/3

Zestaw VI:
1.Miedź vs aluminium
Miedź – jeden z częstszych materiałów przewodzących.
W stanie czystym duża plastyczność, duża przewodność
cieplna i elektryczna. Na przewody stosuje się miedź o
czystości 99,9% . Każda domieszka znacznie obniża
konduktywność. Miedź ma kond. Ok. 58 MS/m., gęstość
8,9 g/cm3. Miedź silnie koroduje pod wpływem kontaktu
z gumą (dlatego żyły powleka się warstwą cyny przed
kontaktem z izolacją gumową). Zielona warstwa patyny
skutecznie ogranicza degradację miedzi. Materiał łatwy do
gięcia, spawania, lutowania, odporny na ścieranie. Jest
droga (droższa od aluminium). Stosuje się ją w
przewodach giętkich, stałych instalacjach, kolejnictwie,
transformatorach, uzwojeniach silników. Stosuje się
stopy z cynkiem (mosiądz - słabsza konduktywność ale
niższa cena, lepsza wytrzymałość na rozciąganie). Brąz –
lepsza odporność na ścieranie, twardość.
Aluminium – mała gęstość 2,7 g/cm3. Duża przewodność,
odporność na korozję, niewielka cena (w por. do miedzi).
Konduktywność ok. 38 MS/m. Domieszki nie „psują”
aluminium tak bardzo jak miedź. Stosuje się głównie na
liniach napowietrznych oraz wszędzie tam, gdzie miedź
okazuje się zbyt droga. Folie w kondensatorach

2.Przenikalność magnetyczna normalna i różniczkowa.
Normalna – zwana statyczną, odnosi się do pierwotnej
krzywej magnesowania.





tg

H

B





Wartość zmienia się od minimum

(nachylenie w początkowym punkcie charakterystyki)
Różniczkowa – zwana dynamiczną.





tg

dH

dB

d





.

Wartości początkowe obu przenikalności są takie same
3.Podział materiałów przewodzących
Przewodowe – kable, przewody, szyny przewodzące
(wysoka konduktywność, wytrzymałość mechaniczna na
rozciąganie, wysoka przewodność cieplna i temperatura
pracy, łatwa lutowalność i spawalność, odporność na
korozję, niski koszt).
Oporowe:
Mat. Na rezystory pomiarowe (niewielki współczynnik
temperaturowy rezystancji, stabilność własności
elektrycznych, niezmienność rezystancji w czasie)
Mat. Na rezystory regulacyjne (zazwyczaj z konstantanu,
duża rezystywność, właściwości j.w.)
Mat. Na rezystory grzejne (odporność na działanie
temperatury, duża rezystywność, wysoka T topnienia.)
wykorzystuje się nichromy, ferrochromy.
Stykowe:
Rozłączne – odporność na opalanie, wysoką temperaturę,
na erozję mechaniczną, odporność na łuk elektryczny.
Ślizgowe – odporność na ścieranie
Specjalne:
Ołów – głównie jako szczelne powłoki kabli
Cynk – ochrona przed korozją
Cyna – pokrycie miedzi, jako lut i składnik stopów.
Wolfram – żarówki, lampy elektronowe, styki elektryczne
Węgiel – surowiec do wytwarzania tworzyw sztucznych
Zestaw VII:
1.Zależność rezystywności przewodników i dielektryków
od temperatury
Ze wzrostem temperatury wzrasta amplituda drgań
atomów w sieci krystalicznej, co wpływa na obniżenie
ruchliwości elektronów a w konsekwencji – rosnąca
rezystywność. Opisuje to temperaturowy współczynnik
rezystywności. Dla  > 0 rezystywność rośnie ze
wzrostem temperatury. Do praktycznych obliczeń stosuje
się wzór  = 

20

[1+

20

(t-20)]. W temperaturach bardzo

niskich i wysokich obserwuje się skokowe zmiany
rezystywności (przy niskich – nadprzewodnictwo).
W przypadku dielektryków, straty mocy powodują wzrost
temperatury która w skrajnych przypadkach może
doprowadzić do przebicia. Jeśli materiał izolacyjny
pracuje w wysokiej temperaturze, z czasem ulega
degradacji (starzenie cieplne).
2.Czynniki wpływające na wytrzymałość elektryczną
gazów i cieczy
Każde zanieczyszczenie powoduje mniejszą wytrzymałość
elektryczną. Obecność wody pod różną postacią również
działa negatywnie. Wzrost temperatury powoduje wzrost
współczynnika strat dielektrycznych. Znaczenie ma skład
chemiczny, ciśnienie, odległość między elektrodami.
3.Materiały magnetyczne miękkie i twarde
Materiały magnetyczne miękkie por. Z3/2
Materiały magnetyczne twarde – charakteryzują się
szeroką pętlą histerezy, czyli namagnesowywanie i
rozmagnesowywanie jest w ich przypadku trudne, są
stosowane jako magnesy trwałe (szczególnie większych
rozmiarów). Najstarszym i jednym z najtańszych tego typu
materiałów jest stal węglowa (zaw. Ok. 1% C). Lepszą
trwałość zapewnia stal wolframowa (kilka % wolframu).
Stosuje się je w licznikach indukcyjnych, jest stosunkowo
droga. Stosuje się również stopy typu Fe-Al.-Ni oraz Fe-
Al.-Ni-Co. Są twarde i kruche ale stabilne magnetycznie,
nawet w wysokich temperaturach.

Zestaw VIII
1.Sposoby zmniejszania strat w ferromagnetykach
Straty na prądy wirowe ogranicza się jak najmniejszą
grubością rdzenia ferromagnetycznego. Należy również
unikać wielokrotnego namagnesowywania i
rozmagnesowywania, szczególne w przypadku
materiałów o szerszej pętli histerezy.
2.Właściwości materiałów przewodzących i izolacyjnych.
Por. Z4/3

3.Schemat do badania rezystywności powierzchniowej

Zestaw IX
1.Czynniki wpływające na wytrzymałość elektryczną ciał
stałych.
Kształt elektrod (najwyższa dla płaskich, dużych
elektrod), stan zawilgocenia izolacji, temperatura, grubość
warstwy izolacyjnej i jej stan techniczny, rodzaj napięcia
(najwyższa dla U udarowego, najniższa dla stałego –
wiąże się to z czasem działania).
E

p

= U

p

/l (wytrzymałość elektryczna = napięcie przebicia /

grubość dielektryczna)
Istotny jest również czas pracy, z biegiem lat
wytrzymałość maleje (zwłaszcza w wyższych
temperaturach czy też niekorzystnych warunkach
środowiska).

2.Właściwości materiałów przewodzących i
półprzewodzących.
Przewodniki - 

20

 10

-6

[m] Charakteryzują się małą

rezystywnością/dużą konduktywnością (w
porównaniu do innych materiałów). Atomy metali w sieci
krystalicznej pozbawione są elektronów walencyjnych,
tworzących gaz elektronowy, umożliwiający
przewodzenie. Są bardziej stabilne i odporne od
półprzewodników.
Półprzewodniki – 10

-4

 

20

 10

6

[m]. Silna zależność

konduktywności od czystości danego materiału oraz
czynników zewnętrznych – temperatury, pola
elektrycznego i promieniowania. Ogólnie,
półprzewodniki nie są ani dobrymi przewodnikami ani
izolatorami. Ich własności wykorzystuje się, ponieważ
stanowią dobry materiał „decyzyjny” albo przewodzą albo
nie, co odpowiada reprezentacji 0 lub 1 w informatyce.
3.Polaryzacja – mechanika procesu i skutki
Polaryzacja polega na uporządkowywaniu się ładunków
ujemnych z dodatnimi. Zjawisko to ma miejsce w
dielektrykach, pod wpływem zewnętrznego pola
elektrycznego. Efektem polaryzacji jest tworzenie się
dipoli. Wyróżnia się kilka typów polaryzacji:
Elektronowa – we wszystkich dielektrykach, polega na
przesunięciu powłok elektronowych (zewnętrznych) w
stronę dodatniego jądra atomu. Przebiega bardzo szybko,
w czasie rzędu 10

-15

s.

Jonowa – występuje tylko w materiałach, których
cząsteczki zbudowane są z jonów. Ustępuje po usunięciu
zewnętrznego pola elektrycznego (podobnie jak
elektronowa). Polega na sprężystym rozsuwaniu się
przeciwnych jonów. Czas relaksacji wynosi ok. 10

-13

s.

Dipolowa – występuje w dielektrykach ciekłych i
gazowych z cząsteczkami o charakterze trwałych dipoli
elektrycznych. Bez pola elektrycznego cząsteczki
poruszają się chaotycznie, pod jego wpływem, dipole
dążą do uporządkowania wzdłuż linii sił pola.
Makroskopowa – gdy w dielektryku znajduje się
niewiele ładunków swobodnych. Wędrują one w
materiale pod wpływem pola elektrycznego, osadzając się
na niedoskonałościach sieci krystalicznej. Czas relaksacji
wynosi kilka minut
Zestaw X
1.Parametry ferromagnetyków na podstawie pętli
histerezy
Na jej podstawie możemy dokonać podziału na
ferromagnetyki miękkie/twarde, określić stratność energii
przy Roz- i na- magnesowywaniu, określić przenikalność
magnetyczną
2.Wpływ temperatury na rezystywności przewodników i
dielektryków
Por. Z7/1
3.Właściwości warystorów
Warystor jest elementem półprzewodnikowym, którego
rezystancja jest uzależniona od przyłożonego napięcia
(gwałtownie maleje przy dużym napięciu), jest bardzo
nieliniowa. Stosuje się je głównie jako ograniczniki
przepięć (nagłych skoków napięcia), zaworach
odgromnikowych. Warystory mają strukturę ziarnistą
(ziarna są półprzewodzące, przestrzenie między nimi
dielektryczne). Do opisu warystorów stosuje się
zależności:
U = CI



, gdzie C jest stałą danego warystora, 

współczynnikiem nieliniowości (dla  = 1 char. liniowa,
dla  = 0 równoległa do osi OX)
 = (dU / dI)*(I/U). Warystory buduje się głównie jako
spieki ZnO z innymi metalami (m.in., tlenek bizmutu)

EXTRA

Cęgi Ditza to jest rodzaj amperomierza prądu zmiennego
z przekładnikiem prądowym, którego obwód
magnetyczny może być otwierany dla wprowadzenia do
okna przewodu, w którym mierzy się prąd. Przewód z
prądem mierzonym (jako uzwojenie pierwotne
przekładnika), otwierany obwód magnetyczny
(magnetowód), zbudowany z blach z materiału
magnetycznie miękkiego, oraz uzwojenie wtórne - cewka
o dużej liczbie zwojów, umieszczona na nieotwieranej
części magnetowodu. Zasada pracy przyrządu jest taka:
prąd mierzony, płynący w pojedynczym przewodzie
powoduje, że przewód jest otoczony wyindukowanym
polem magnetycznym. To pole jest "łapane" przez
magnetowód, na którym jest umieszczona cewka - jest to
uzwojenie wtórne przekładnika. Prąd wyindukowany w
cewce jest doprowadzony do amperomierza, który jest
wyskalowany w/g pradu w uzwojeniu pierwotnym (czyli
w przewodzie przechodzącym przez okno). Podczas
pomiaru magnetowód musi być zamknięty. W ten sposób
można zmierzyć prąd w przewodzie bez rozcinania go i
bez naruszania izolacji.
Termopara składa się z dwóch cienkich drucików
metalowych (termoelektrod), różniących się potencjałami
termoelektrycznymi, zespawanych lub zlutowanych ze
sobą na jednym końcu, zaizolowanych elektrycznie i
umieszczonych w obudowie. Różnica potencjałów
powstająca na styku metali nazywana jest kontaktową
różnicą potencjałów, a jej wartość zależy od rodzaju
stykających się metali oraz temperatury złącza. Zasada
działania termopar opiera się na

zjawisku Seebecka

.

Główną zaletą tych urządzeń jest przetwarzanie
bezpośrednio wielkości nieelektrycznej -temperatury, na
wielkość elektryczną - napięcie. Pozwala to przesyłać
sygnały na duże odległości, przetwarzanie i gromadzenie
danych o temperaturze badanego obiektu, a także
sterowanie różnymi procesami. Ponadto termopary są
niezawodne, proste i tanie.
Konwekcja – proces przekazywania ciepła związany z
makroskopowym ruchem materii a także ruchem
związanym z różnicami temperatur w gazie lub cieczy,
który prowadzi do przenoszenia ciepła. Konwekcja jest
jednym z kilku mechanizmów transportu energii cieplnej
(wymiany ciepła), Konwekcja jest wydajnym sposobem
przekazywania ciepła, ale jednocześnie silnie zależnym od
substancji i warunków w jakich zachodzi. Wyróżniamy:
Konwekcję swobodną – ruch płynu jest wywołany
różnicami gęstości wywołanymi konwekcją. Konwekcję
wymuszoną – występuje ruch niewynikający z konwekcji,
wywoływany przez czynniki zewnętrzne np. wentylator.
Promieniowanie termiczne jest to emisja fal
elektromagnetycznych kosztem energii wewnętrznej ciała.
Promieniowanie termiczne emitują wszystkie ciała,
których temperatura jest wyższa od zera bezwzględnego
(0 K). Promieniowanie to jest w określonym widmie
częstotliwości.

Rezystywność to opór elektr. przewodnika wykonanego z
danego materiału o przekroju poprzecznym 1m

2

i długości

1m. Można ją uważać za sumę rezystywności idealnej
(zależy od temp) i resztkowej (wpływ zanieszczysczeń)

Domieszki metali powodują zakłócenia regularnej
budowy siatki krystalicznej metalu podstawowego co
zwiększa opory swobodnego ruchu elektronów
swobodnych z zew. powłok walencyjnych. Domieszki
odgrywają tym większą rolę im większa różnica między
masą atomów metalu głównego a masą atomową
pierwiastka stopowego.
Stopy: Rozróżnia się stopy jednorodne i nie jednorodne.
Te pierwsze to takie kiedy metale składowe rozpuszczają
się w sobie nieorganicznie tworząc jednolite siatki
krystaliczne, rezystywność zawsze wyższa w stosunku do
metali składowych. Dla niejednorodnych są to mieszaniny
kryształów metali składowych, rezystywność stopu jest
prop. do procentowego udziału w nim poszczególnych
składników.
Rezystywności materiałów: srebro 1,6 · 10

−8

, miedź 1,7 ·

10

−8

, aluminium 2,82 · 10

−8

, żelazo 10 · 10

−8

, cyna 10,9 ·

10

−8

, german 0,46, krzem 640, guma 1013

Oleje transformatorowe w transformatorach
energetycznych, obok funkcji izolujących, spełniają bardzo
istotną funkcję chłodzącą. Mają najostrzejsze warunki
pracy z uwagi na b. duże wartości natężenia pola
elektrycznego, dochodzącego do 1000kV/cm oraz z uwagi
na konieczność ograniczenia strat dielektrycznych. Muszą
być starannie oczyszczone, odgazowane, odporne na
starzenie, o małej wartości tg d i możliwie dużej
przenikalności elektrycznej. Na własności elektryczne
olejów mineralnych wpływają w zasadniczy sposób
zawarte w nim zanieczyszczenia w postaci: wilgoci,
zawiesin mechanicznych (włókna papieru i bawełny),
pęcherzyków powietrza, produktów utleniania oleju.
Nadprzewodnictwo obserwowane jest w niskich
temperaturach, mniejszych od pewnej,
charakterystycznej dla danego materiału tzw.
temperatury krytycznej Tk. Polega na zmnijszeniu
rezystancji do bliskiej zera oraz skupianie pola
magnetycznego w wiry. Do substancji takich należą np.
aluminium, cyna, spieki i związki miedzi i tlenu. Stosuje się
do budowy silnych magnesów i elektromagnesów,
Budowa przewodów oraz kabli służących do wydajnego,
bezstratnego transportu prądu. Niestety, koszt takiego
transportu energii jest jak dotychczas dość duży i niezbyt
opłacalny.
Wymiana ciepła między metalem a cieczą zależy od:
ciśnienia cieczy chłodzącej, powierzchni metalu (mniej
nagrzewa się powirzchnia chropowata),

Kryterium podziału przewodników (przy temp. 20 i
wilgotności 65%) W przewodniku występują swobodne
elektrony lub jony (w elektrolitach).Dzięki temu
przewodnik łatwo przewodzi prąd elektryczny. Opór
właściwy poniżej 10^-6 [Ωm] Półprzewodniki -ciała o
przewodności właściwej pośredniej między
przewodnością metali i izolatorów (w temperaturze
pokojowej),szybko rosnącej wraz ze wzrostem
temperatury (krzem,german i in.), Opór właściwy -10^-6
do 10^6 Izolatory - materiał, w którym bardzo słabo
przewodzony jest prąd elektryczny. Może to być
rezultatem niskiej koncentracji ładunków swobodnych
(ładunki związane), niskiej ich ruchliwości, lub obu tych
czynników równocześnie. Opór właściwy powyżej 10^6
Kable elektroenergetyczne: przeznaczone do przesyłania
energii lub sygnałów (w sieciach telekom.) Elementy
konstrukcyjne to: żyła robocza, izolacja, wypełniacz,
powłoka, osłona powłoki, pancerz, osłona zewnętrzna.
Żyły wykonuje się z miedzi lub aluminium. Są jedno lub
wielo żyłowe. Kształ żyły może być kołowy, owalny lub
sektorowy . Izolacja może być wykonana z papieru
kablowego, gumy lub tworzyw sztucznych. Izolacja
papierowa jest w postaci taśmy. Jest ona impregnowana
syciwem elektroizolacyjnym składającym się z oleju
kablowego, kalafonii sosnowej i włosków syntetycznych.
Kable o izolacji gumowej do 1kV. Druty miedziane
przeznaczone do izolacji gumowej powleka się sopem
cyny ze względu na koryzyjne działanie siarki z izolacji
gumowej. Izolacja z tworzyw sztucznych jest z PVC lub PE.
Są one odporne na wilgoć i czynniki chemiczne, mają dużą
elastyczność, są lekkie i tańsze Wadą jest mała odporność
na podwyższoną temperaturę oraz wydzielanie
toksycznych gazów w razie pożaru. Osłona powłoki
wykonana jest materiału włóknistego, papieru, tworzyw
sztucznych, wełny itp. i chroni powłokę przed
uszkodzeniami mechanicznymi pancerza. Zadaniem
pancerza jest przenoszenie odkształceń mechanicznych
przede wszystkim podczas zwijania kabla na bęben oraz
ochrona kabla przed zewnętrznymi uszkodzeniami,
Pancerz wykonuje się z drutów lub taśm stalowych, które
nakłada się spiralnie na osłonę powłoki. Osłona
zewnętrzna kabla ma za zadanie chronić jego wnętrze
przed penetracją przez wilgoć lub czynniki chemiczne. Jest
to zazwyczaj włókno lub tworzywo sztuczne. Przewody
elektroenergetyczne gołe mają zastosowanie w liniach
napowietrznych. Wykonuje się je z miedzi, aluminium,
stali lub stopów jako pojedyncze druty (D). W liniach
elektroenergetycznych napowietrznych jako materiał
przewodowy częściej stosuje się aluminium i to w postaci
linek (AL). Należy wyraźnie pokreślić, że pod względem
własności mechanicznych takich jak wytrzymałość na
rozciąganie, wydłużenie przy rozerwaniu czy też
ścieralność zdecydowanie lepsze własności ma miedź.
Oporowe elementy grzejne to platyna, molibden,
wrolfram. Platyna (1770°C, gęstość 21,4 [kg/m3]) jest
twardsza od srebra i złota. Można ją jednak walcować na
folie grubości 0,0025mm i druty o średnicy 0,015mm.
Stosowana jest jako elementy oporowa w piecach do
obróbki cieplnej i topienia metali. Wymagana jest tu
atmosfera ochronna ze względu na szkodliwe ewentualne
działanie siarki.
Molibden (2023C, gęstość 10,2 [kg/m3]), jest bardziej-
miękki od wolframu a zatem łatwiejszy do obróbki.
Produkuje się go w postaci- spieczonych prętów mających
zastosowanie jako elektrody w piecach szklarskich.
Wolfram (3410C, gęstość 19,29 [kg/m3]), może być
stosowany bez atmosfery ochronnej do +400C. Powyżej
tej temperatury tworzy z tlenem WO

3

. Jest prawie

wyłącznie wyrabiany w postaci spiekanych prętów.

Narażenia eksploatacyjne w warunkach znamionowych
stanowią: pole elektryczne w układzie izolacyjnym
urządzenia przy jego napięciu znamionowym lub
najwyższym dopuszczalnym napięciu, stanowiące
narażenie elektryczne, podwyższona temperatura, której
głównym źródłem są straty mocy w elementach
przewodzących urządzenia Przyczyną dodatkowych
narażeń elektrycznych w warunkach pracy urządzenia sa
zakłócenia, w tym chwilowe zwyżki napięcia, posiadające
przebieg impulsowy Są to tzw. Przepięcia.

Wytrzymałość elektryczna jest miarą odporności na
narażenia. Graniczna wartość natężenia pola
elektrycznego przy której następuje zniszczenie własności
izolacyjnych daneuo materiał tzn. w materiałach stałych
występuje przebicie elektryczne, w gazach i cieczach -
przeskok.
Przebicie elektryczne i przeskok stanowią wyładowanie
zupełne, które jeśli wystąpi w układzie izolacyjnym
urządzenia, oznacza dla niego zwarcie elektryczne.
Następstwem przebicia elektrycznego jest trwała utrata
własności izolacyjnych materiału stałego.
Wytrzymałość elektryczna doraźna E

prz

: jest to iloraz

napięcia przebicia lub przeskoku i odstępu między
elementami przewodzącymi do których doprowadzone
jest napięcie w znormalizowanych warunkach badania
Warunki znormalizowane badań - układ elektrod
zapewniający jednostajny rozkład natężenia pola
elektrycznego w badanym materiale, częstotliwość
napięcia w zakresie od 4S Hz do 62 Hz, normalne warunki
atmosferyczne lub dokładnie określone warunki
rzeczywiste (warunki normalne temperatura 293K,
ciśnienie 1013 hPa. wilgotność względna 17,3 g/m^3 w
temp. 293 K)
Zastosowanie warystorów: Głównie zabezpieczanie
urządzeń przed przepięciami, do ochrony linii wysokiego
napięcia, stosuje się je w liniach telefonicznych do
zabezpieczania telefonów, modemów i innych urządzeń
podłączonych do linii telefonicznej, służą jako
odgromniki, zabezpieczenie transformatorów.

Zastosowania termistorów: w układach kompensujących
zmiany parametrów obwodów przy zmianie temperatury,
w układach zapobiegających nadmiernemu wzrostowi
prądu, do pomiarów temperatur elementy kompensujące
zmianę oporności innych elementów elektronicznych np.
we wzmacniaczach i generatorach bardzo niskich
częstotliwości, ograniczniki natężenia prądu (bezpieczniki
elektroniczne) – termistory typu CTR, np. w układach
akumulatorów telefonów, zapobiegając uszkodzeniu
akumulatorów w wyniku zwarcia lub zbyt szybkiego
ładowania. czujniki tlenu.
Ładunek elektryczny w ruchu wytwarza trwały
magnetyczny moment dipolowy. W atomie ładunek
zawierają elektrony i jądro. Każdy elektron obiega jądro
po orbicie i obraca się wokół własnej osi, wytwarzając
moment pędu - spin. Na wypadkowy magnetyczny
moment dipolowy składają się dodawane wektorowo:
Jądrowy moment magnetyczny - wynika z momentu
pędu jądra związanego z jego spinem i jest wielkością
tego samego rzędu co spin elektronu. Masa jądra jest
większa od masy elektronu stąd magnetyczny moment
dipolowy związany ze spinem jądra jest mniejszy od
spinowego momentu magnetycznego elektronu i jego
wpływ na wypadkowy moment magnetyczny atomu może
być pominięty
Orbitalne momenty magnetyczne - wynikają z ruchu
elektronu po orbicie kołowej wokół jądra. Modelem
krążącego po orbicie elektronu może być zamknięta pętla
z prądem. W powłokach zapełnionych całkowicie
elektronami wypadkowy moment magnetyczny
Spinowe momenty magnetyczne - wynikają z ruchu
obrotowego elektronów wokół własnej osi. Temu
ruchowi odpowiada moment pędu zwany spinem. W
atomach wieloelektronowych spinowe momenty
magnetyczne dodają się i wypadkowy spinowy moment
magnetyczny atomów z powłokami całkowicie
zapełnionymi = 0, jednak w niektórych pierwiastkach
obserwuje się silne niezrównoważenie spinowych
atomowych momentów magnetycznych.
Indukowane dipole magnetyczne – jeśli swobodna
naładowana cząstka o ładunku q i masie m poruszająca
się z prędkością v wejdzie w obszar pola magnetycznego
o indukcji B zacznie na nią działać siła skierowana
prostopadle do kierunku poruszania się cząstki i
prostopadle do wektora B (siła Lorentza F=q(vxB) [J/m]),
Cząstka zostanie schwytana przez pole i rozpocznie
zataczać krąg (lub jeśli prędkość v miała składową
równoległą do B, poruszać się po torze śrubowym) wokół
linii sił pola magnetycznego z częstotliwością omegaL,
zwaną częstotliwością Larmora.
Diamagnetyki - Materiały, które nie mają stałych
dipolowych momentów magnetycznych. Dla większości
przypadków przyjmujemy podatność magnetyczna równą
0
Paramagnetyki - mają stałe momenty magnetyczne. Gdy
nie ma zewnętrznego pola magnetycznego te momenty
ustawiają się chaotycznie, czyli nie oddziałują wzajemnie
na siebie. W polu magnetycznym dochodzi do
porządkowania tych dipoli w kierunku pola, czyli
powstaje wypadkowe magnesowanie. Momenty ustawiają
się w kierunku pola, wypadkowe pole rośnie i podatność
magnetyczna jest większa od 0. Stopień uporządkowania
zależy od temperatury - im wyższa temperatura tym
bardziej chaotyczna orientacja dipoli.
Ferromagnetyki - Fe, Ni, Co mają bardzo wysoką
wartość podatności magnetycznej wiele rzędów wyższą
niż podatność materiałów paramagnetycznych.
Warunkiem istnienia ferromagnetyzmu jest istnienie w
materiale nieskompensowanych spinowych momentów
magnetycznych oraz występowania w krysztale materiału
tzw. sił wymiany, występujących najczęściej w ciałach
krystalicznych. Wszystkie materiały ferromagnetyczne
charakteryzuje temperatura Curie, przy której energia
drgań cieplnych atomów jest tak duża, że całkowicie
niszczy efekt magnesowania materiału.