Materiale Electrotehnice

OBIECTIVE

După parcurgerea acestei unităţi de învăţăre trebuie să fii capabil să:

- ştii ce înseamnă proprietate de material, caracteristică de material, parametru de

- ştii cum se clasifică materialelor electrotehnice;

- cunoştcare sunt poprietăţile comparative ale metalelor, metaloidelor şi nemetalelor;

- cunoşti ce este o lege de material

- cunoşti care sunt principalele legi de material în mecanică;

- cunoşti care sunt principalele legi de material în termodinamică;

- ştii care este expresia generală a legii conducţiei electrice;

- ştii care este expresia legii conducţiei electrice pentru un mediu omogen, izotrop şi fără câmpuri electrice imprimate;

- care este forma generală a legii polarizaţiei electrice temporare;

- care sunt mărimile care intervin în expresia legii polarizaţiei electrice temporar

- care este forma legii polarizaţiei electrice temporare pentru un mediu izotrop, omogen şi fără polarizatie electrică;

- ştii care este forma generală a legii magnetizaţiei electrice temporare;

- ştii care sunt mărimile care intervin în expresia legii magnetizaţiei temporare

- cunoşti care este forma legii magnetizaţiei temporare pentru un mediu izotrop, omogen şi fără magnetizaţie permanentă;

- ştii care sunt unităţile de măsură ale mărimilor întâlnite.

DURATA DE STUDIU: două ore

CONŢINUTUL UNITĂŢII DE ÎNVĂŢARE

În construcţia dispozitivelor electrotehnice şi electronice intră materiale cu funcţii diverse, ale căror caracteristici sunt în directă conexiune cu performanţele acestora.

În acest capitol se prezintă noţiuni legate de proprietăţile şi parametrii materialelor electrotehnice, se fac clasificări şi se prezintă principalele legi de material din teoria electromagnetismului

.

1.1. DEFINIŢII ŞI CLASIFICĂRI

1.1.1. Definiţii. Parametri de material

În electrotehnică se utilizează o paletă largă de substanţe şi materiale. Noţiunea de substanţă cuprinde categoria de obiecte care se caracterizează prin omogenitatea compoziţiei şi structurii constituente.

Exemple: apa, hârtia, aerul, fierul etc.

Noţiunea de material este mai largă şi cuprinde ansamblul de obiecte de natură şi structură diferită sau asemănătoare, care se utilizează într-un anumit domeniu. Putem considera materialul ca un ansamblu alcătuit din una sau mai multe substanţe.

Exemple: mase plastice, stratificate, compozite, ferite.

Materialele sunt studiate în cadrul mai multor ştiinţe. Astfel, dintre ştiinţe, chimia şi fizica dau o imagine asupra compoziţiei (naturii particulelor constituente), structurii (modului cum sunt orânduite particulele constituente) şi proprietăţilor fizice şi chimice ale substanţelor).

Dintre ştiinţele aplicative, ştiinţa materialelor are ca obiect studiul compoziţiei şi structurii precum şi al proprietăţilor materialelor utilizate în anumite domenii (industria constructoare de maşini, electrotehnică, industria lemnului etc.); ştiinţa şi ingineria materialelor are ca obiect studiul structurii, al tehnologiilor de obţinere şi prelucrare, al proprietăţilor şi al performanţelor materialelor.

Înainte de a face clasificări se impune clarificarea noţiunilor de proprietate de material şi parametru de material.

O proprietate de material reprezintă o însuşire comună pentru acea clasă de materiale care caracterizează răspunsul materialului la acţiunea unor solicitări exterioare.

- Exemple:

- defineşte modul cum se comportă un material conductor electric atunci când asupra lui se aplică un câmp electric;

- susceptibilitatea magnetică caracterizează modul de comportare a unui material la aplicarea unui câmp magnetic etc.

Fiecărei proprietăţi de material i se asociază o mărime fizică (mărime care poate fi scalară, vectorială, tensorială) numită parametru de material, care caracterizează starea materialului supus solicitărilor exterioare.

Exemple:

- conductivitatea electrică este parametrul de material care caracterizează proprietatea de conductibilitate electrică;

- susceptivitatea electrică este parametrul de material care caracterizează proprietatea de polarizare electrică a dielectricilor;

- temperatura de topire, care caracterizează proprietatea de fuzibilitate (proprietatea metalelor de a se topi).

1.1.2. Clasificări ale materialelor

Materialele se pot clasifica după mai multe criterii.

A. După compoziţie există:

- materiale organice, care conţin carbon şi provin din regnul vegetal sau animal (exemple: hârtia, lemnul, răşinile, cauciucul etc.);

- materiale anorganice, care nu conţin carbon şi provin din regnul mineral (exemple: sărurile, acizii, bazele, sticla, mica, azbestul etc.).

B. După caracterul proprietăţilor periodice ale elementelor chimice există: metale, metaloide şi nemetale. Caracteristicile acestora sunt prezentate în Tabelul 1.1.

Tabelul 1.1. Proprietăţile comparative ale metalelor, metaloidelor şi nemetalelor

Proprietăţi Metale Metaloide Nemetale

Electronegativitatea 0,7 – 1,8 1,8 – 2,2 2,2 – 4,0

Conductibilitatea electrică şi strălucirea Ridicată intermediară Scăzută

Rezistenţa electrică Creşte cu creşterea temperaturii scade cu creşterea temperaturii este puţin influenţată de temperatură

Proprietăţi mecanice maleabile, ductile Casante nu sunt maleabile şi nici ductile