Zestawy z zeszłego roku z IM.
5) U=1000V, S=50cm2, d=10mm. Wyznacz ilość energii zgromadzonej w kondensatorze dla a) izolacja powietrzna; b)powinit o Epsilonw=4,5

wydaje mi się, że można by było skorzystać z takiego wzoru:

We = ½ e0 er E^2

We = ½ e0 er (V/d)^2

We = W / S

W = ½ e0 er (V/d)^2 S

We - gęstość energii w przestrzeni
W - energia (chyba zgromadzona na kondensatorze)
S - objętość próbki
e0 - epsilon zero
er - epsilon względny
V - potencjał (napięcie)
d - odległość pomiędzy okładkami kondensatora

Wszystko dane wyliczyć i niby ok ale nie jestem pewien czy to to... Może coś w instrukcji jest w 9 Ćw.. Nie czytłem bo większości stamtąd nie rozumiem

---------------------------------------------

5) Szukamy rezystywności skrośnej D: i=11microA elektrody 70 i 78mm U=1kV grubość materiału 2.2mikrom

S = 70 x 78
R = U/I
q = RS / L

Tłumaczyć chyba nie trzeba

------------------------------------------

Mamy warystor, dane 3 prądy i 2 napięcia, znaleźć trzecie

5) Obliczyć napięcie na warystorze przy przepływie prądu 18A, gdy przy prądzie 48µA wynosi ono 300V, a przy 4,29mA - 880V.

B = (LogU2 - LogU1) / (LogI2 - LogI1)

B- współczynnik nieliniowości (stały)
Potem zamieniamy np U2 na U3 i I2 na I3 i wyliczamy U3 i jest kieł.
Podobnie się robi z termistorami ale nieco inny wzór.

---------------------------------------------------

5. Oblicz współczynnik nieliniowości beta i stałą C warystora z tlenków metali , jeśli przy napięciu 200 V przez warystor płynie prąd 0,5x10^-6 a przy napięciu 400 V-3,1mA

5) Mając dane U1, I1 oraz U2, I2 obliczyć współczynniki C i B (beta) dla warystora

B liczymy podobnie jak wyżej natomiast C liczymy z zależności:

U = CI^B
C = U/I^B

----------------------------------------




4) W temp. T1 mamy dane R1 termistora, dla T2 mamy dane R2, mając dane R3 oblicz T3.

4) T1= 16st.C R=3,8 kOhm, T2=65st.C R= 650 Ohm. Wyznacz temperaturowy współczynnik rezystancji dla termistora.

4. Rezystancja termistora w temp. 16 stopni C wynosi 807 omów, w temp 73,8 stopni C-64,9 omów, jaka jest temp mierzona jeżeli rezystancja termistora wynosi 35 omów

Jest taki wzór: a = (R2 - R1) / (R1T2 - R2T1)

a - współczynnik temperaturowy
R1 R2 - rezystancje
T1 T2 - temperatury
------------------------------------------------

4) Stratność całkowita blachy krzemowej anizotropowej o grubości 0,3 mm w polu magnetycznym o indukcji 1T i częstotliwości 50Hz wynosi 0,84W/kg. Obliczyć całkowite straty energii w rdzeniu o masie 67kg przy indukcji 1,6T i częstotliwości 50Hz.

Dp = Dp1 (Bm/1)^2 / 67 Bm = 1,6 f jest takie samo no grubość blachy raczej też.

Dp1 = 0,84W/kg

Chyba coś takiego ale nie dziwne trochę zadanie... coś za szybkie.

------------------------------------

5) Indukcja magnetyczna - był podany prąd przepływający przez próbkę, której grubość była podana, napięcie Halla, stała Halla, i trzeba było wyznaczyć wartość wektora B (dzięki Piotrek).

5) Oblicz napięcie Halla. Dane było indukcja magnetyczna, prąd, grubość materiału i współczynnik Halla 

Jest taki wzór w instrukcji chyba niespotykany:

U = BI / nqd

U = Bih/d

U - napięcie Halla
B - indukcja magnetyczna
I - prąd
n - koncentracja nośników
q - ładunek
h - stała halla
d - grubość

--------------------------------------

TEMATY VII VIII IX

1. Opisać własności ferromagnetyków.

Ferromagnetyki to materiały charakteryzujące się wysoką podatnośćią magnetyczną.
Własnościami ferromagnetyków jest wytwarzanie własnego pola magnetycznego. Co więcej atomy te mają tendencję do ustawiania się w ten sposób, aby ich pole magnetyczne miało ten sam kierunek, co pole magnetyczne atomów sąsiednich. W rezultacie tworzą się duże obszary (w porównaniu z rozmiarami pojedynczego atomu), w których pole magnetyczne ma stały kierunek. Te obszary nazywamy domenami magnetycznymi. Ferromagnetyk może jednak posiadać domeny w róznych kierunkach co oznacza, że nie będzie zachowywał się jak magnes, jednak gdy wprowadzimy go w zewnętrzne pole magnetyczne wówczas domeny zaczynają ustawiać się zgodnie z tym zewnętrznym polem magnetycznym co prowadzi do tego, że ferromagnetyk staje się magnesem.
Istotny wpływ na własności ferromagnetyczne ma temperatura. Dla każdego ferromagnetyka określona jest temperatura, tzw.punkt Curie, po przekroczeniu którego własności ferromagnetyczne zanikają, a materiał staje się paramagnetykiem

2. Omówić sposoby domieszkowania półprzewodników i Metody domieszkowania materiałów półprzewodzących (jedno i to samo) (źródło: "google" /nigdzie tego nie znalazłem w instrukcjach/)
   
   Istnieją trzy metody domieszkiwania półprzewodników. Są to:
   a) epitaksja
   Jest to wytwarzanie cienkiej warstwy półprzewodnika monokrystalicznego na podłożu monokrystalicznym z zachowaniem budowy krystalicznej podłoża. Służy do wytwarzania tzw. Waflów zbudowanych z czystych płprzewodników ważnych z punktu wdznia technologii i elektroniki. Epitaksja cechuje się przede wszystkim łatwością w kontrolowaniu grubości warstw, poziomu i profilu domieszkiwania. Dodatkowo umożliwia tworzenie warstw zagrzebanych i warstw słabo domieszkowanych na silnie domieszkowanym podłożu
   
   b) dyfuzja
   Domieszkiwanie przez dyfuzję jest zwykle przeporwoadzane poprzez umieszczenie wafli krzemowych w wysokotemperaturowych (600 C - 1200) kwarcowych tubach i przepuszczenie nad nimi mieszaniny gazów zawierającą potrzebną domieszkę. Dyfuzja jest rozumiana jako ruch atomów domieszek w krystalicznej sieci w ubytkach lub poza węzłami sieci.
   
   c) implantacja jonów
   Implantacja jonowa jest procesem wprowadzania (wbijania) rozpędzonych w polu elektryczym jonów domieszki. Podstawową zaletą procesu implantacji jonów jest duża dokładność uzyskiwanj koncentracji i niska temperatura procesu, negatywną natomiast jest niszczenie sieci krystalicznej półprzewodnika.
   

3. Wpływ domieszek donorowych i akceptorowych w warystorach
   
   Domieszki donorowe i akceptorowe w warystorach mają szczególnie istotny wpływ na własności elektryczne materiałów pozwalające na otrzymanie dodatnich lub ujemnych nośników ładunku o zadanej koncentracji Wprowadzanie domieszek odbywa się za pomocą trzech metod: Epitaksji, Dyfuzji lub implantacji jonów.
   

4. Wpływ temperatury na konduktywność materiałów półprzewodzących
   
   Wysoki wpływ temperatury na konduktywność możemy zauważyć w materiałach półprzewodzących zwanych termistorami. Wpływ ten jest uzależniony od wartości współczynnika temperaturowego. Jeżeli współczynnik jest większy od zera tym rezystancja wzrasta wraz ze wzrostem temperatury skutkiem czego zmniejsza się przewodność warystoru. Sytuacja jest odwrotna gdy współczynnik temperaturowy termistoru jest ujemny.
   
   

5. 
   
   Układ do pomiaru pętli histerezy materiałów magnetycznych metodą oscyloskopową
   
   
   

6. Przyczyny powstawania strat energii w ferromagnetykach
   
   Głównymi przyczynami powstania strat energii w ferromagnetykach jest strata histerezowa spowodowana wielokrotnym namagnesowaniem materiału, a także wytwarzanie ciepła Dżula spowodowanego przepływem prądów wirowych indukowanych na wskutek zmian pola magnetycznego.
   

7. Przenikalność magnetyczna normalna i różniczkowa
   
   Przenikalność magnetyczna normalna odnosi się do pierwotnej krzywej magnesowania. Dla określonego punktu pracy P na krzywej wartość przenikalności określona zależnością: u = B/H i jest równa tangensowi kąta nachylenia prostej poprowadzonej przez początek układu współrzędnych
   
   Przenikalność magnetyczna różniczkowa jest definiowana zależnością u = dB/dH i jest równa tangensowi kąta nachylenia stycznej (czyli pochodna funkcji B=f(H) )do krzywej magnesowania w punkcie pracy P
   

8. Omówienie właściwości materiałów magnetycznie miękkich i twardych
   
   Materiały magnetyczne miękkie charakteryzyują się bardzo wąską graniczną pętlą histerezy co oznacza, że łatwo magnesują i rozmagensowują się pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego. Materiały te cechuje także niewielka stratronść energii, dlategoteż znajdują zastosowanie w rdzeniach elektromagnesów prądu stałego i maszyn elektrycznych prądu przemiennego.
   
   Materiały magnetyczne twarde charakteryzują się dużą powierzchnią pętli histerezy co oznacza, że raz namagnesowane do stanu nasycenia zachowują trwale swe własności magnetyczne. Z tego powodu używane są one powszechnie do budowy róznych magnesów stałych.
   
   

9. Wymień sposoby zmniejszania strat energii w materiałach ferromagnetycznych.
   
   Sposobem na obniżenie strat energii w ferromagnetykach może być dodanie krzemu do blach przez co:
   - Zwiększa się rezystywność materiału co powoduje zmniejszenie się strat spowowdowanych prądami wirowymi.
   - Zmniejsza się wartość natężenia powściągającego Hc co powoduje zwężenie się pętli histererzy wco czyni mniejsze straty energii na histerezę
   Innym sposobem jest stosowanie walcowania blach materiałowych na zimno. Charakteryzują się właśnie mniejszą stratnością niż te walcowane na gorąco.
   Kolejnym sposobem jest stosowanie materiałów amorficznych czyli takich, w których atomy na wskutek szybkiego schładzania nie zdążyły uporządkować się i wytworzyć kryształów.
   

10. Polaryzacja- mechanika procesu i skutki (W zastadzie nie wiem o co chodzi i czy to poniżej jest ok.)
    
    Polaryzacja jest to orientacja dipoli pod wpłyewm pola elektrycznego, któro powoduje przepływ prądu elektycznego przez ośrodek. W zależności od struktury dielektryka rozróżnia się kilka rodzajów polaryzacji różniących się pod względem czasu relaksacji. Relaksacją nazywamy uporządkowanie dipoli w polu elektycznym. Skutkiem polaryzacji jest występowanie strat dielektrycznych:
    w prądzie stałym podczas włączania i wyłączania zasilania
    w prądzie zmiennym przez cały okres trwania zasilania jednak straty są zależne od częstotliwości.
    
    

11. Opisać parametry ferromagnetyków na podstawie pętli histerezy (w ogóle wydaje mi się, że będą tutaj wykresy i będzie trzeba przedstawić który z wykresów przedstawia ferromagnetyk miękki i twardy)
    
    Pętla histerezy przedstawia krzywą magnesowania się materiałów i charakteryzuje w ten sposób ferromagnetyki. Materiały o bardzo małej pętli histerezy to znaczy takiej, które pole powierzchni jest stosunkowo małe w polu nasycenia nazywamy ferromagnetykami miękkimi charakteryzującymi się niską stratnością energii na histerezę. Jeżeli pętla histerezy jest stosunkowo duża. Mamy wówczas do czynienia z ferromagnetykami twardymi. Stratność energii jest tutaj większa jednakże cechuje ich ta właściwość, że raz namagnesowane pozostawiają trwale własności magnetyczne.
    

12. Właściwości warystorów
    
    Właściwości elektryczne warystorów wynikają wprost z charakterystycznej budowy jego struktury spiekanych tlenków metali. Przy niskim napięciu prąd płynie jedynie przez obszary bezpośredniego styku ziaren i charakterystyka napięciowo-prądowa jest wówczas prawie liniowa. Ze wzrostem natężenia pola, na skutek autoemisji elektronów z ziaren, zwiększa się efektywna powierzchnia styków, wzrasta zatem konduktywność materiału tak, że przyrosty wartości prądu są większe niż napięcia.

TEMATY IV, V, VI

1. Zadanie z liczeniem wytrzymałości materiałów
BANAŁ

2. Czynniki wpływające na wytrzymałość elektryczną materiałów izolacyjnych

Jest to punkt 3 i 4 razem... Podzielić, ładnie napisać i super kieł.

3. Czynniki wpływające na wytrzymałość elektryczną materiałów ciekłych i gazowych.

- skład chemiczny substancji
- ciśnienie i temperatura
- odległość pomiędzy eletrodami
- rodzaj biegunowości napięcia

4. Wymień czynniki mające wpływa na wytrzymałość elektryczną materiałów stałych

- Prędkość podnoszenia napięcia i czas jego przyłożenia
- Grubość i jednorodność struktury materiału (np. Uwarstwienie)
- Wcześniejsze narażenia próbek, w tym procesy suszenia i nasycenia
- temperatura otoczenia, ciśnienie i wilgotność
- obecność inkluzji gazowych, wilgoci i zanieczyszczeń

5. Narysuj schemat do badania rezystywności powierzchniowej. (rysunek z ćw 6 gdzieś w środku )

TEMATY I, II, III

1. Omówić materiały izolacyjne stosowane w elektroenergetyce.

W elektroenergetyce stosujemy szereg materiałów o charakterystyce izolacyjnej. Do najbardziej pobularnych należą wykonane z tworzyw sztucznych polwinit i polietylen. Materiały te są odporne na wilgoć i czynniki chemiczne, są takżę tanie i lekkie. Używane są również w coraz mniejszym stopniu także izolacje papierowo-olejowe lub wykonane z nasyconego preszpanu stosowane głównie w transformatorach, Innym bardzo dobrym izolatorem jest także szkło i porcelana jednak posiada małe zastosowanie (np. W izolatorach przepustowych) ze względu na niską wytrzymałość mechaniczną.


3. Co ma wpływ na konduktywność

Wpływ na konduktywnośc ma przede wszystkim długość i przekój poprzeczny materiału, którego konduktywność dotyczy, dlatego iż ma to związek z nośnikami eleketronów poruszających się po średniej swobodnej drodze przewodnika lub dielektyka. Wpływ na konduktywność ma także temperatura, która wraz ze wzrostem konduktywność maleje, gdyż prędkość ładunków swobodnych w materiale staje się większa.


4. Przyczyny strat energii w izolatorach z ciał stałych

Przyczyną straty energii w izolatorach ciał stałych jest zmniejszenie oporu tego izolatora, może się to stać na wskutek dostania się wilgoci do maszyn elektrycznych lub także poprzez mechaniczne uszkodzenie układu izolacyjnego.

5. Dany przekrój i długość druta, Prąd i moc. Znaleźć rezystywność i porównać z rezystywnością miedzi. Dane to: s=1mm^2, l=10m, P=1kW, I=5A

Banał zadanie:

6. Podstawowe właściwości przewodników i izolatorów

Przewodnik to substancja, która dobrze przewodzi prąd elektryczny. Charakteryzuje się w odróżnieniu od izolatora (który słabo przewodzi prąd) niską rezystywnością. Do przewodników zaliczamy takie substancje jak grafit, żelazo, alminium, miedź charakteryzujace się ich wysoka koncentracja nośników elektronów swobodnych, w izolatorach jest ich niska liczba. W izolatorach przewodnictwo rośnie wraz ze wzrostem temperatury, natomiast w przewodnikach na odwrót.


7. Miedź vs aluminium

miedź - droższa od aluminium, ale bardzo dobra jako przewodnik, odporna na przełamanie, łatwa w lutowaniu, odporna cieplnie; stosowana w instalacjach elektrycznych oraz w urządzeniach elektrycznych,

aluminium - kruche, dobre jako przewodnik, ma korzystny stosunek przewodnictwa do ceny materiału oraz masy przewodu, powszechnie stosowane na przewody w napowietrznych liniach elektroenergetycznych,

8. Podział na materiały przewodzące

Materiały przewodzące dzielą się na trzy osobne kategorie:
- przewodowe. Są przeznaczone do budowy obwodów prądowych w postaci kabli
- oporowe. Są stosowane w przypadku wykonywania obwodów o zwiększonej rezystancji.
- stykowe. Charakteryzujące się niską rezystywnością oraz odpowiednimi właściwościami mechanicznymi.

9. Zależność rezystywności przewodników i dielektryków od temperatury. Omówić różnice w oparciu o mechanizm przewodnictwa tych materiałów.

ze wzrostem temperatury atomy drgają z większą amplitudą,
wychylają się z pozycji równowagowych i oddziaływują z elektronami,

- maleje droga swobodna elektronów,
- maleje ruchliwośc nośników prądu,
- wzrasta rezystywnośc:

ρ = ρ0 (1 + α . ΔT)

gdzie:
ρ - rezystywnośc,
ρ0- rezystywnośc w temperaturze pokojowej,
ΔT - różnica temperatur,
α - temperaturowy współczynnik rezystancji.
σ = 1/ ρ

przewodnictwo elektryczne maleje

10. Wymień podstawowe właściwości materiałów przewodzących oraz izolatorów.

Przewodnik to substancja, która dobrze przewodzi prąd elektryczny. Charakteryzuje się w odróżnieniu od izolatora (który słabo przewodzi prąd) niską rezystywnością. Do przewodników zaliczamy takie substancje jak grafit, żelazo, alminium, miedź charakteryzujace się ich wysoka koncentracja nośników elektronów swobodnych, w izolatorach jest ich niska liczba. W izolatorach przewodnictwo rośnie wraz ze wzrostem temperatury, natomiast w przewodnikach na odwrót.

11. Porównaj właściwości materiałów przewodzących i półprzewodzących
    
    Właściwości są podzielone
    ze względu na rezystywność i konduktywność badaną w temperaturze 20 C
    - W materiałach przewodowych rezystywność jest mniejsza od 10^-6, konduktywność natomiast większa od 10^6
    - W materiałach półprzewodzących rezystywność mieści się w granicach 10^-4 do 10^6 a konduktywność w granicach od 10^-6 do 10^4
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    13. Wpływ temperatury na rezystywność dielektryków i przewodników. Omówić różnicę na podstawię teorii przewodnictwa

Teorię przewodnictwa elektrycznego metali opracowano na podstawie mechaniki kwantowej. Zgodnie z tą teorią posługujemy się funkcją rozkładu Fermiego-Diraca


W - energia układu
u - potencjał chemiczny cząstek w układzie
k - stała Boltzmana
T - Temperatura bezwzględna

Konduktywność jest odwrotnością rezystywności. Jeżeli powiążemy pierwszą wielkoś ze średnią swobodną drogą elektronu, otrzymamy zależność:

gdzie:
No - liczba elektonów w jednostce objętości
e - elektron swobodny
Uf - średnia droga swobodna elektronu o energi równej energi układu Fermiego
m - masa elektronu
vf - prędkość elektronu

Zgodnie z teorią przewodnictwa prąd płynący jest postrzegony jako rozchodzeie się fali elektronowych deBroglie'a, które zostają rozproszone na wskutek drgań cieplnych. Wraz ze wzrostem temperatury zwiększa się ilość drgań cieplnych co zmniejsza średnią drogę swobodną elektronu. Przedstawia to zależność

Widać tutaj, że gdy do wzoru zamiast konduktywności podstawimy rezystywność to jest ona zależna od temperatury wprostproporcjonalnie co znaczy, że im większa temperatura tym większa jest rezystywność materiału.






14. Właściwości i zastosowanie gazów jako izolatorów

Pod względem rezystywności, przenikalności elektrycznej i stratności dielektrycznej, gazy elektroizolacyjne niewiele różnią się między sobą. Ich rezystywności wynoszą ok. 0,1 x 10^6 Ωm.
Duża wytrzymałość dielektryczna jest ich najważniejszą właściwością. Niestety dużą wadą zastosowania gazów są wysokie kryteria co do zanieczyszczeń. Np. Dużą rolę odgyrwa wilgotność.

Zastosowanie:
Głównym izolatorem w stanie gazowym jest sześciofluorek siarki mający doskonałe właściwości elektyczne nadające zastosowanie w komorach gaszeniowych do gaszenia łuków elektrycznych w wyłącznikach
w przy średnich i wysokich napięciach.

---