Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Кафедра КТЭ ЭТФ
Контрольная работа
по КТЭ
Студент группы
Преподаватель
Пермь, 2013 г.
Задание № 18. Как изменяется диэлектрическая проницаемость газов в зависимости от давления при постоянной температуре?
Газообразные вещества характеризуются весьма малыми плотностями вследствие больших расстояний между молекулами. Поэтому диэлектрическая проницаемость всех газов незначительна и близка к единице.
Поляризация газа может быть чисто электронной или же дипольной, если молекулы газа полярны, однако и для полярных газов основное значение имеет электронная поляризация. Диэлектрическая проницаемость газа тем выше, чем больше радиус молекулы.
Диэлектрическая проницаемость газов возрастает с увеличением давления. Для воздуха диэлектрическая проницаемость при нормальных условиях равна 1,00058. При давлении 4 МПа проницаемость возрастает до величины 1,0218. Зависимость диэлектрической проницаемости газа от температуры и давления определяется изменением числа молекул в единице объема газа. Это число пропорционально давлению и обратно пропорционально абсолютной температуре.
Влияние влажности воздуха на его диэлектрическую проницаемость (при нормальных температуре и давлении) таково:
Относительная влажность воздуха, % 0 50 100
Значение ε 1,00058 1,00060 1,00064
Это влияние незначительно при нормальной температуре, но заметно усиливается при повышенной температуре.
Задание № 127. Определите потери мощности в голом медном проводе длиной 100 м и сечением 16 кв мм при температурах провода -20 и +60, если величина тока в проводе равна 75А.
РЕШЕНИЕ: L (длина провода)= 100м
Сечение = 16 кв мм
R(сопротивление) в 100 м медном проводе с сечением 16 кв.мм. = 0,115Ом/м
I (ток) = 75 А
Для того, чтобы определить потерю мощности (то есть мощность, выделяющаяся на нагрев провода) необходимо мощность умножить на ток: P=U*I, поскольку не известно напряжение в проводе найдем его: U=I*R= 75А*0,115 Ом/м= 8,6 вольт, теперь найдем потерю мощности: P=U*I= 8,6 вольт* 75А= 645 Вт
Сопротивление при определенной температуре рассчитывается так: Rtemp=R20* ((245.5+temp)/254.5). Найдем: R(-20) = 0.115* ((245.5+(-20))/ 254.5)= 0.102 U= I*R= 75*0.102=7.65 P= U*I= 75*7.65=573.75
Найдем R(+60)= 0.115*((245.5+60)/ 254.5)=0.142
U= I*R= 75*0.142=10.65 P= U*I= 75*10.65=798.75
ОТВЕТ: потеря мощности равна 645Вт, при температуре -20 °C потеря мощности равна 573.75Вт, при +60 °C потеря мощности равна 798.75 Вт.
Задание № 137. Сопоставление физической сущности процессов электропроводности в полупроводниках, металлах и диэлектриках.
- Полупроводники по электропроводности занимают промежуточное положение между металлами и диэлектриками. Ток в полупроводниках это упорядоченное движение электронов и дырок, возникающее под действием электрического поля. Сопротивление проводников резко убывает с ростом температуры в отличие от металлов. Собственная проводимость полупроводников обычно невелика. При наличии примесей в полупроводниках наряду с собственной проводимостью дополнительно возникает примесная. Прежде всего, следует сказать, что физические свойства полупроводников наиболее изучены по сравнению с металлами и диэлектриками. В немалой степени этому способствует огромное количество эффектов, которые не могут быть наблюдаемы ни в тех ни в других веществах, прежде всего связанные с устройством зонной структуры полупроводников, и наличием достаточно узкой запрещённой зоны. Конечно же, основным стимулом для изучения полупроводников является производство полупроводниковых приборов и интегральных микросхем это в первую очередь относится к кремнию, но затрагивает и другие соединения (Ge, GaAs, InP, InSb).
- Все металлы хорошо проводят электрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля. Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность; по этой причине последние два металла чаще всего используют в качестве материала для проводов. Очень высокую электропроводность имеет также натрий, в экспериментальной аппаратуре известны попытки применения натриевых токопроводов в форме тонкостенных труб из нержавеющей стали, заполненных натрием. Благодаря малому удельному весу натрия, при равном сопротивлении натриевые «провода» получаются значительно легче медных и даже несколько легче алюминиевых.
- Диэлектрик (изолятор) вещество, плохо проводящее электрический ток. Концентрация свободных носителей заряда в диэлектрике не превышает 108 см−3. Основное свойство диэлектрика состоит в способности поляризоваться во внешнем электрическом поле. Условно к проводникам относят материалы с удельным электрическим сопротивлением ρ < 10−5 Ом·м, а к диэлектрикам материалы, у которых ρ > 108 Ом·м. При этом надо заметить, что удельное сопротивление хороших проводников может составлять всего 10−8 Ом·м, а у лучших диэлектриков превосходить 1016 Ом·м. Удельное сопротивление полупроводников в зависимости от строения и состава материалов, а также от условий их эксплуатации может изменяться в пределах 10−5108 Ом·м. Хорошими проводниками электрического тока являются металлы. Из 105 химических элементов лишь двадцать пять являются неметаллами, причём двенадцать элементов могут проявлять полупроводниковые свойства. Но кроме элементарных веществ существуют тысячи химических соединений, сплавов или композиций со свойствами проводников, полупроводников или диэлектриков. Чёткую границу между значениями удельного сопротивления различных классов материалов провести достаточно сложно. Например, многие полупроводники при низких температурах ведут себя подобно диэлектрикам. В то же время диэлектрики при сильном нагревании могут проявлять свойства полупроводников. Качественное различие состоит в том, что для металлов проводящее состояние является основным, а для полупроводников и диэлектриков возбуждённым.