1. Inżynieria materiałowa obejmuje takie dziedziny nauki jak fizyka, chemia, elektrotechnika, metalurgia, technologia. Badania materiałowe obejmują szereg technik badań fizycznych, chemicznych i mechanicznych, przy ich pomocy można określić zarówno strukturę jak i właściwości materiałów, a przede wszystkim zależności pomiędzy strukturą a właściwościami.

2. przenikalność magnetyczna - Jest to wielkość określająca zdolność danego materiału (ośrodka) do zmiany indukcji magnetycznej pod wpływem natężenia pola magnetycznego;

przenikalność elektryczna - Wielkość fizyczna, oznaczana grecką literą ε (epsilon), charakteryzująca właściwości elektryczne środowiska;

konduktywność ośrodka - Miara zdolności materiału do przewodzenia prądu elektrycznego.

3. Środowisko izotropowe: Brak różnic właściwości fizycznych materiałów, takich jak np: rozszerzalność termiczna, przewodnictwo elektryczne czy współczynnik załamania światła, niezależnie od tego, w jakim kierunku są one mierzone;

Środowisko anizotropowe: Wykazywanie odmiennych właściwości (rozszerzalność termiczna, przewodnictwo elektryczne, współczynnik załamania światła, szybkość wzrostu i rozpuszczania kryształu) w zależności od kierunku przyłożenia siły. Ciała anizotropowe wykazują różne właściwości w zależności od kierunku, w którym dana właściwość jest rozpatrywana;

Środowisko liniowe: Właściwości są stałe (?).

4.Podział materiałów ze względu na przewodnictwo elektryczne:

-materiały przewodzące 10*5 – 10*10 ->przewodniki

-materiały półprzewodzące 10*-7 – 10*4 ->półprzewodniki

-materiały izolacyjne 10*-20 – 10*-8 ->dielektryki

5. 1) przewodnik - substancja, która dobrze przewodzi prąd elektryczny, a przewodzenie prądu ma charakter elektronowy. Atomy przewodnika tworzą wiązania, w których elektrony walencyjne (jeden, lub więcej) pozostają swobodne (niezwiązane z żadnym z atomów), tworząc w ten sposób tzw. gaz elektronowy. Podzielone na dwie klasy (klasa 1. metale, stopy metali, węgiel elektrotechniczny oraz klasa 2. roztwory wodne kwasów zasad i soli).

2) dielektryki - ciała stałe, ciekłe i lotne, które w swojej strukturze w warunkach braku zewnętrznego oddziaływania pola elektrycznego, nie zawierają ładunków swobodnych oraz występuje w nich niska koncentracja ładunków swobodnych w wyniku czego bardzo słabo przewodzony jest prąd elektryczny.

3) półprzewodniki - materiały te zajmują szeroki obszar wartości rezystywności. Charakteryzuje je pewna konduktywność elektryczna pomimo to, że mają w swojej strukturze swobodnych elektronów, a wszystkie elektrony ich atomów biorą bezpośredni udział w budowie siatki krystalicznej. Konduktywność półprzewodników silnie zależy od czynników fizycznych jak: temperatura, promieniowanie, pole magnetyczne itp..

6. temperaturowy współczynnik rezystancji - współczynnik określający zmiany rezystancji pod wpływem zmian temperatury opornika.

7. Lepkość– właściwość płynów i plastycznych ciał stałych charakteryzująca ich opór wewnętrzny przeciw płynięciu. Lepkość jest jedną z najważniejszych cech płynów (cieczy i gazów)

Zwilżalność – właściwość przedmiotów i substancji dotycząca ich oddziaływania z cieczami, przede wszystkim z wodą. Jeżeli ciało stałe jest zwilżalne, to ciecz rozpływa się po jego powierzchni lub wnika w jego pory.

Nasiąkliwość – zdolność do wchłaniania wody przez dany materiał, maksymalne nasycenie wodą danego materiału.

8. Odkształcenie sprężyste to takie które nie jest trwałe gdyż materiał odkształcony po odjęciu siły powraca do swego pierwotnego kształtu. Odkształcenie plastyczne to takie które jest trwałe po odjęciu siły od materiału nie powraca on do swego pierwotnego kształtu.

9. Anizotropowość – Ciała anizotropowe wykazują różne właściwości w zależności od kierunku, w którym dana właściwość jest rozpatrywana.

Przewodność(rezystywność) – przewodnictwo(opór) danego materiału;

Dodatni temperaturowy współczynnik rezystancji – współczynnik określający zmiany rezystancji pod wpływem zmian temperatury opornika.

Stykowa różnica potencjałów i siła termoelektryczna – transformacji napięcia elektrycznego występującego między dwoma punktami układu ciał na różnicę temperatur między tymi punktami lub odwrotnie

Korozja – procesów niszczących mikrostrukturę materiału.

10. Ciekły kryształ charakteryzuje się specjalnymi właściwościami anizotropowymi – elektrycznymi, magnetycznymi i optycznymi. Zastosowanie: odczynniki, noktowizory, farby termowizyjne.

11. Podział materiałów przewodzących

-materiały przewodowe

-materiały oporowe(rezystywne)

-materiały stykowe

-materiały przewodzące specjalne

Cechy:

-duża konduktywność, możliwość lutowania i spawania, duża wytrzymałość mechaniczna, odporność chemiczna, wysoka temperatura topnienia, duża przewodność cieplna

12. Spoiwo – substancja wiążąca, spajająca. Wyróżnia się m.in.:

-spoiwo malarskie

-spoiwo farby drukowej

-spoiwo budowlane

-spoiwo powietrzne(wapno), spoiwo hydrauliczne (cement portlandzki, wapno hydrauliczne)

-spoiwo mineralne

- spoiwo spawalnicze

-spoiwo formierskie

-naturalne spoiwo skalne

-spoiwo -lepiszcze (technika)

13. Stopy pozwalają na zmianę właściwości materiału. Do elementów stykowych stosuje się stopy, które w dobry sposób przewodzą prąd, a jednocześnie są wytrzymałe mechanicznie.

14. Podział materiałów stykowych:

-zestyki rozłączne np.: srebro, złoto, platyna, pallad, miedź, wolfram, molibden, srebro-pallad, srebro-wolfram, srebro-grafit, srebro-nikiel;

-Zestyki ślizgowe np.: metalografit (brązowo-grafitowe, srebrowo-grafitowe), węglografit, grafit, elektrografit.

15.RoHS- Restriction of Hazardous Substances- ograniczenia na etapie produkcji w wprowadzaniu substancji niebezpiecznych w elektronice,

Pb-free najczęściej cyny bezołowiowe, materiały niezawierające ołowiu.

16. Polaryzacja dielektryczna polega na porządkowaniu ładunków elektrycznych pod wpływem pola elektrycznego. Skutkiem polaryzacji dielektrycznej jest nakładanie się na pole zewnętrzne o natężeniu E pewnego pola pochodzącego od uporządkowanych ładunków w dielektryku. Wyróżniamy następujące rodzaje polaryzacji:

-polaryzacja elektronowa – pole elektryczne wywołuje względne przesunięcie dodatniego i ujemnego ładunku atomu, jest zjawiskiem bezinercyjnym sprężystym występuje we wszystkich dielektrykach nie wywołuje strat w energii ustępuje po usunięciu pola elektrycznego.

-polaryzacja jonowa – pole elektryczne wywołuje względne przesunięcie jonów jest zjawiskiem sprężystym nie wywołuje strat energii ustępuje po usunięciu pola elektrycznego.

-polaryzacja dipolowa – polaryzacja orientacji występuje w dielektrykach ciekłych i gazowych których cząsteczki maja charakter trwałych dipoli elektrycznych, wywołuje straty energii.

-polaryzacja makroskopowa – jeżeli w dielektryku znajduje się niewielka ilość ładunków swobodnych

17.Wielkości dielektryków

-względna przenikalność elektryczna (stała elektryczna Ɛ materiałów izotropowych) Ɛ zależy od stanu skupienia, rodzaju polaryzacji, temperatury, częstotliwości zmiennego pola elektrycznego

-rezystywność skrośna i powierzchniowa zależy od charakteru budowy dielektryka: niepolarny polarny, temperatury, stopnia zanieczyszczenia i zawilgocenia.

-stratność dielektryczna zależy od:

δ – kąt stratności dielektrycznej , tgδ – współczynnik stratności dielektrycznej

dielektryki niepolarne współczynnik stratności dielektrycznej maleje ze wzrostem częstotliwości i temperatury a w dielektrykach polarnych zależności są bardziej złożone

-dobroć – odwrotność stratności dielektrycznej. to wielkość charakteryzująca ilościowo układ rezonansowy. Określa, ile razy amplituda wymuszonych drgań rezonansowych jest większa niż analogiczna amplituda w obszarze częstości nierezonansowych.

-wytrzymałość elektryczna – wartość natężenia pola elektrycznego odpowiadające napięciu przebicia

(napięcie przebicia wartość napięcia elektrycznego położonego do okładek kondensatora podzielonego dielektrykiem przy której występuje przebicie elektryczne dielektryka w postaci iskry lub łuku elektrycznego)

Zależy od temperatury dielektryka, ciśnienia w przypadku dielektryków gazowych i ciekłych, stanu zawilgocenia dielektryka, grubości i struktury warstwy dielektrycznej, kształtu elektrod, rodzaju napięcia.

-trwałość dielektryka dielektryki w okresie eksploatacji podlegają ciągłym obciążęniom termicznym, elektrycznym, mechanicznym i chemicznym co powoduje zmianę ich właściwości elektrycznych zależy od klasy ciepłoodporności izolacji

18. Pomiar rezystywności skrośnej

Rsk=ρsk*d/s [Ωm]

19. Metoda czteroostrzowa van der Pauwa

Na brzegu jednorodnej powłoki przewodzącej dowolnego kształtu o jednakowej grubości d rozmieszczone są cztery ostrzowe sondy oznaczone cyframi 1, 2, 3, 4. Prąd I12 wpływa do powłoki przez sondę 1 i wypływa przez sondę 2 a V1, V2 , V3 , V4 są potencjałami poszczególnych sond. Przyjmujemy że wielkości R12,34 i R23,41 wynoszą:

20.Klasy ciepłoodporności izolacji – dopuszczalne przyrosty temperatury

Klasa	Y	A	E	B	F	H	200	220	250
TᵒC	90	105	120	130	155	180	200	220	250

21.Podział materiałów elektroizolacyjnych

-lotne(gazy naturalne, gazy syntetyczne, powietrze( próżnia));

-ciekłe(oleje mineralne, oleje syntetyczne, oleje roślinne);

-stałe(nieorganiczne – naturalne, sztuczne; organiczne – naturalne, syntetyczne).

22.Dielektryk nieorganiczny

-Mika jest minerałem którego kryształy można rozwarstwić na cienkie płatki o grubości 5-45µm i powierzchni 65cm².

Barwa przeźroczysty, bezbarwny, różowawo zielony, bursztynowy, złocisty, brunatny, czarny.

Ɛ=5,5-9,5

Tgδ=0,0025-0,0002 ; 0,013-0,002

Ɛp=1000 kV/mm

Ρ[Ωm] 10*12-10*14; 10*11-10*12

Dielektryk organiczny naturalny

-Żywice naturalne są produktami roślinnymi lub zwierzęcymi powstałymi w wyniku procesów biochemicznych

Mają bezpostaciową budowę w temperaturze pokojowej są twarde i kruche, posiadają właściwości izolacyjne

23. Właściwości szkła nieorganicznego

-szkło niealkaliczne – kwarcowe czyste

ρ [Ωm] 5*10*16

tgδ= 0,00001-0,005

Ɛ=3,8-4,7

Ɛp=40kV/mm

Właściwości

-rozgrzane do czerwoności i zanurzone w wodzie nie pęka

-przepuszcza promieniowanie podczerwone i nadfioletowe

-odporność na kwasy

-może być przeźroczyste i nieprzeźroczyste

24. Szkło organiczne - bezbarwna masa o doskonałej przezroczystości, ale łatwo ulegająca zarysowaniu, krucha, o dobrych właściwościach mechanicznych i dielektrycznych, odporna na działanie rozcieńczonych kwasów i zasad, benzyny, olejów i tłuszczów, rozpuszczalna w większości rozpuszczalników organicznych, palna, ma niewielką odporność cieplną

Ceramika – materiał spiekany porowaty lub nieporowaty złożony z fazy krystalicznej bezpostaciowej, fazy szklistej i ewentualnie fazy gazowej o wysokiej odporności na ścieranie, odpornych na korozję oraz o bardzo dobrych własnościach ślizgowych.

25. Piezoelektryki- wykazują zjawisko piezoelektryczne, polega ono na powstaniu na powierzchni dielektryka pola elektrycznego pod wpływem naprężeń mechanicznych.

Piroelektryki –zjawisko powstania na powłoce pola elektrycznego pod wpływem ogrzewania lub ochładzania, kierunek pola jest zależny od kierunku temp, a wartość od szybkości ogrzewania

Ferroelektryki- charakteryzują się nieliniową zależnością względnej przenikalności elektrycznej od temperatury, powyżej temp. Curie wart. przenikalności gwałtownie maleje.

26. Elektrety- dielektryki zachowujące przez długi czas stan naelektryzowania i wytwarzające pole elektryczne wokół otaczającej ich przestrzeni, elektryczne odpowiedniki magnesów

27. Termoplasty są plastyczne w temperaturach podwyższonych a twardnieją w temperaturze otoczenia. Proces odwracalny i wielokrotny natomiast duroplasty przechodzą w sposób nieodwracalny ze stanu plastycznego w stan utwardzony pod wpływem podwyższonej temperatury, czynników chemicznych (termoutwardzalne i chemoutwardzalne)

Przykłady termoplastów: polipropylen, poliamidy, polietylen, polichlorek winylu

Przykłady duroplastów: ferioplasty, aminoplasty

28. Wyjaśnij pojęcie remanencja i koercja?

Remanencja- wartość indukcji magnetycznej pozostała po usunięciu zewnętrznego pola magnetycznego magnesującego dany materiał ferromagnetyczny.
Remanencja jest jednym z głównych parametrów charakteryzujących magnesy trwałe.
Koercja magnetyczna - wartość zewnętrznego pola magnetycznego jaką trzeba przyłożyć do ferromagnetyka, aby zmniejszyć do zera pozostałość magnetyczną.
Koercja ferroelektryczna - zewnętrzne pole elektryczne, jakie należy przyłożyć do ferroelektryka, aby zmniejszyć do zera jego polaryzację szczątkową (pozostałą po usunięciu polaryzującego pola elektrycznego).

29.Materiał magnetyczny twardy

-duża wartość remanencji i koercji

-duża gęstość energii magnetycznej

-dobra stabilność temperaturowa

-odporność chemiczna i mechaniczna

-odporność na korozję

-możliwość wytwarzania odpowiednich kształtów za pomocą spiekania i obróbki mechanicznej

Materiał magnetyczny miękki

-duża przenikalność magnetyczna, pozwalająca uzyskać duże wartości indukcji magnetycznej przy użyciu małego prądu magnesowania

-jak najmniejsza stratność(pole objęte pętlą histerezy), pozwalająca na wysokosprawne przetwarzanie energii

-duża indukcja nasycenia, pozwalająca na uzyskanie jak największej siły mechanicznej

-duża rezystywność w celu zmniejszenia strat mocy powodowanych prądami wirowymi

-odpowiednie własności mechaniczne

30. Właściwości dwóch magnesów (podałem trzy)

-Magnesy ferrytowe odporne na kwasy, sole, smary, gazy, korozję i nie wymagają pokrycia antykorozyjnego

-Magnesy neodymowe wrażliwe na korozję muszą być pokryte warstwą antykorozyjną niklu, cynku, żywic epoksydowych. Maksymalna temperatura pracy 80-220ᵒC, mają największy stosunek indukcji magnetycznej do rozmiarów

-Magnesy AlNiCo nie wymagają pokrycia antykorozyjnego, najwyższa stabilność temperaturowa parametrów magnetycznych, bardzo wysoka temperatura Curie, maksymalna temperatura pracy 500-550ᵒC

Rodzaj materiału	Remanencja Br [T]	Koercja Hc [kA/m]	Gęstość energii BHmax [kJ/m³]	Temperatura Curie [ᵒC]
Magnesy ferrytowe	0,21-0,42	155-290	6,5-35	450
Magnesy neodymowe	1,3-1,4	800-1000	250-350	312
Magnesy AlNiCo	0,6-1,35	60-170	20-95	815-870