Новосибирская государственная академия водного транспорта

Шифр дисциплины: Ф.02, Ф.03

Материаловедение.

Технология конструкционных материалов

Рабочая программа по специальностям :

180400 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» и

240600 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики»

Новосибирск 2001 Рабочая программа составлена доцентом С.В. Гореловым на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования: государственные требования к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности 180400 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» и 240600 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики», направлению 654500 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии».

Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры электроэнергетических систем и электротехники НГАВТ (Протокол №2 от 17.09.01) Зав. кафедрой В.П. Горелов Программа согласована:

Зав. кафедрой Электрооборудования Б.В. Палагушкин Зав. кафедрой Автоматики Ю.С. Березенцев Зав. кафедрой СМ и ПТМ С.П. Глушков Рабочая программа одобрена советом электромеханического факультета 24 сентября 2001 г.

Председатель совета ЭМФ В.Ю. Гросс

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Курс «Электротехнические материалы» является общеинженерной дисциплиной. Для её освоения необходимо знание дисциплин: высшая математика, физика, химия, основы электротехники и электрических измерений, прикладная механика и др. Целью преподавания дисциплины является изучение областей применения различных видов электроизоляционных материалов; основных процессов, протекающих в электромеханических материалах под воздействием эксплуатационных факторов; характеристик электротехнических материалов и способов их создания.

2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

ДИСЦИПЛИНЫ

После изучения дисциплины обучаемый должен:

иметь представление:

- о строении вещества и механизмах электропроводности;

- о классификации электротехнических материалов по назначению, свойствам и составу; их основных характеристиках;

- о способах создания электротехнических материалов, основных компонентах, технологии переработки их в изделия и областей применения материалов.

знать и уметь использовать:

- электротехнические материалы и изделия из них в различных областях электротехники;

- характеристики материалов и методы их определения;

иметь навыки:

- выбора нужных материалов для конкретных узлов электротехнических устройств.

3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

Вид учебной работы Очное обучение (О) Заочное обучение (З) Всего Семестры Всего Курсы часов часов IV V VI 3

ОБЩАЯ ТРУДОЕМКОСТЬ

200 200 158

ДИСЦИПЛИН

150 150 98 Аудиторные занятия 32 32 12 Лекции 96 96 30 Лабораторные работы (ЛР) 22 22 24 Зачётные работы 50 50 60 Самостоятельная работа Изучение литературы теоретического курса Расчётно-графическая работа Реферат Вид итогового контроля

4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. Разделы, темы дисциплины и виды занятий дисциплины

О З О З О З О З

Раздел 1 Общие характеристики материалов Тема 1.2. Механизм виды материалов _ * Содержание дисциплины по семестрам приведено для очной формы обучения Раздел 2. Диэлектрики формулировки, виды ция диэлектриков Тема 2.5 Физико-меха Раздел 3. Проводниковые материалы Тема 3.1. Материалы и контактный материал Тема 3.2. Материалы ния, термопары Раздел 4. Полупроводники ные свойства Тема 4.2. р-n переход водников Раздел 5. Магнитные материалы Тема 5.1. Магнитные 4.2. Содержание разделов и тем дисциплины.

Раздел 1. Общие характеристики материалов.

Тема 1.1. Строение вещества и типы связей.

Роль электротехнических материалов в развитии электротехники и создании современного, находящегося на уровне мировых стандартов оборудования. Значение свойств электротехнических материалов в деле обеспечения эксплуатационной надёжности и долговечности судового и берегового оборудования. Строение вещества. Зонная теория строения вещества, понятие о проводимости. Типы связей.

Тема 1.2. Механизм электропроводности и её виды.

Носители зарядов. Общее математическое выражение электропроводности вещества. Классификация электропроводности по носителям заряда.

Тема 1.3. Классификация электротехнических материалов.

Классификация по электропроводности, свойствам и агрегатному состоянию.

Раздел 2. Диэлектрики.

Тема 2.1. Понятия, формулировки, виды.

Современные представления о строении и свойствах диэлектриков.

Электроизоляционные материалы.

Тема 2.2. Поляризация диэлектриков.

Напряжённость, электрическое смещение и другие факторы, влияющие на поляризацию. Основные виды поляризации. Классификация диэлектриков по видам поляризации.

Тема 2.3. Электрические характеристики диэлектриков.

Электропроводность диэлектриков, её характер, носители зарядов.

Удельное объёмное и поверхностное сопротивления. Зависимость сопротивления от температуры и других факторов. Сопротивление изоляции.

Диэлектрические потери, угол диэлектрических потерь, виды потерь, эквивалентные схемы диэлектрика с потерями. Влияние температуры, частоты, напряжения и других факторов на потери в диэлектрике.

Тема 2.4. Пробой диэлектриков.

Пробивное напряжение и электрическая прочность. Влияние различных конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов на электрическую прочность диэлектрика. Пробой газов, влияние давления.

Виды пробоя твёрдых диэлектриков. Влияние механических примесей и газов на пробой жидких диэлектриков.

Тема 2.5. Физико-механические характеристики диэлектриков.

Влияние внешних факторов и представление о процессе старения.

Тема 2.6. Классификация диэлектриков и свойства.

Классификация по назначению, химическому составу, агрегатному состоянию, технологическим условиям.

Органические материалы (воскообразные, смолы, синтетические и минеральные масла, волокнистые и слоистые материалы, лаки, пластмассы, каучуки, резины и др.). Технологии добычи, производства и преобразования в изделия.

Неорганические материалы (кварц, асбест, слюда, стекло, керамика и др.). Технологии добычи, производства и преобразования в изделия.

Раздел 3. Проводники.

Современные представления о строении и электропроводности проводниковых материалов. Общие свойства проводников.

Тема 3.1 Материалы высокой проводимости и контактные материалы Медь, марки, свойства, сплавы. Алюминий, серебро, платина, железо, различные виды и марки сталей. Технологии производства и преобразования в изделия.

Тема 3.2. Материалы высокого сопротивления, термопары.

Термопарные материалы и сплавы высокого сопротивления. Манганин, константан, нихром. Материалы для нагревательных элементов.

Тема 3.3. Неметаллические проводники.

Электротехнические угли. Металлокерамика. Технологии производства и преобразования в изделия.

Тема 3.4. Сверхпроводники.

Критическая температура и давление, обеспечивающие переход в сверхпроводящее состояние. Сверхпроводники первого и второго рода.

Криопроводники. Технологии производства и преобразования в изделия.

Раздел 4. Полупроводники.

Тема 4.1. Особенности технологии, основные свойства.

Электропроводность полупроводников. Электронная и дырочная проводимость. Собственная и примесная проводимость.

Тема 4.2. Р-n переход. Применение полупроводников.

Полупроводниковые соединения, их применение и изготовление изделий. Вилит, тирит, бетэл.

Раздел 5. Магнитные материалы.

Тема 5.1. Магнитные свойства материалов.

Общие свойства и структура магнитных материалов. Магнитная проницаемость, магнитные потери, точка Кюри, гистерезис, остаточная индукция, коэрцитивная сила.

Тема 5.2. Классификация и свойства магнитных материалов.

Диамагнетика, парамагнетики, магнетики. Магнитомягкие и магнитотвёрдые материалы. Ферриты. Магнитодиэлектрики.

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Тема 2.3. Электри- Определение удельных электрических сопротивлеческие характери- ний твёрдых диэлектриков стики Тема 2.3. Электри- Определение диэлектрической проницаемости и ческие характери- тангенса угла диэлектрических потерь диэлектристики ков Тема 2.4. Пробой Исследование электрической прочности диэлекдиэлектриков триков Тема 3.2. Материа- Измерение температурного коэффициента резистолы высокого сопро- ров тивления

8. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

8.1. Расчетно-графическая работа, рефераты, контрольные работы Каждый студент оформляет реферат объёмом 10-15 страниц, представляющий обзор современного состояния вопроса из области электротехнических материалов. Тема реферата подбирается согласно литературе /6/.

Студенты заочной формы обучения выполняют расчётнографическую работу согласно литературе /6/, выбор задания осуществляется по номеру зачётной книжки студента.

9. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

9.1 Рекомендуемая литература а) Основная литература 1 Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы. - Л.: Энергоатомиздат. 1985.- 304 с.

2 Штофа Я. Электротехнические материалы в вопросах и ответах. – М.: Энергоатомиздат. 1984.- 200 с.

3 Тареев Б.М. и др. Электрорадиоматериалы, учеб. Пособие. М.:

Высшая школа, 1978.- 336 с.

4 Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов, учебник. М.:

Энергоиздат. 1982.- 320 с.

б) Дополнительная литература 5 Горелов В.П., Шумилова Э.Д., Шлепнёв А.А. Электротехнические материалы: Методические указания к лабораторным работам. – Новосибирск: НИИВТ. 1986, - 49 с.

6 Горелов В.П., Шлепнёв А.А. Электротехнические материалы:

Программа, методические указания, контрольные задания и рефераты. – Новосибирск: НИИВТ. 1984, - 35 с.

7 Горелов В.П., Пугачёв Г.А. Композиционные резисторы для энергетического строительства. – Новосибирск: Наука. Сибирское отделение.

1989.- 216 с.

8 Казарновский Д.М., Яманов С.А. Радиотехнические материалы.М.: Высшая школа. 1972.- 312 с.

9 Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники.М.: Высшая школа. 1986.- 367 с.

10. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Специализированная лаборатория, оборудованная 4 стендами для проведения лабораторных работ.

11. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ

ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В библиотеке академии имеются методические указания по всем видам учебных занятий и самостоятельной работы.

12. ФОРМЫ КОНТРОЛЯ Зачёт по кафедре – 6 семестр при условии выполнения учебного графика (выполнение и защита лабораторных работ), расчётно-графической работы – для студентов заочной формы обучения.