2. Электрические и магнитные свойства материалов.

В зависимости от электрических свойств все вещества относят к диэлектрикам, проводникам и полупроводникам. Различие между диэлектриками, проводниками и полупроводниками наиболее наглядно можно показать с помощью энергетических диаграмм зонной теории твердых тел.

По магнитным свойствам материалы подразделяются на слабомагнитные (диамагнетики и парамагнетики) и сильномагнитные (ферромагнетики).

Энергетические диаграммы диэлектриков, полупроводников и проводников различны (рисунок 1).

Диэлектриками являются материалы, у которых запрещенная зона настолько велика, что электронной электропроводности в обычных случаях не наблюдается.

Полупроводниками являются материалы с более узкой запрещенной зоной, которая может быть преодолена за счет внешних энергетических воздействий. Так как при отсутствии в полупроводнике свободных электронов (при нуле Кельвина) приложенная к нему разность электрических потенциалов не вызовет тока. Если при внешнем энергетическом воздействии энергия достаточна для переброса электронов через запрещенную зону, то электроны, став свободными, смогут перемещаться под действием электрического поля, создавая электронную электропроводность полупроводника.

Проводниками будут материалы, у которых заполненная электронами зона вплотную прилегает к зоне свободных энергетических уровней или даже перекрывается ею.

Вследствие этого электроны в металле свободны, то есть могут переходить с уровней заполненной зоны на незанятые уровни свободной зоны под влиянием слабой напряженности приложенного к проводнику электрического поля.

3. Классификация диэлектриков.

Электроизоляционные материалы используются для создания электрической изоляции, которая окружает токоведущие части электрических установок, и отделяет друг от друга части, находящиеся под различными электрическими потенциалами. Кроме того, электроизоляционные материалы используются в качестве диэлектриков в электрических конденсаторах для создания определенного значения электрической емкости конденсатора, а в некоторых случаях для обеспечения определенного вида зависимости этой емкости от температуры или иных факторов. Электроизоляционные материалы делятся на газообразные, жидкие, твердые и твердеющие, являющиеся жидкими, но после нанесения в виде покрытия становятся твердыми (лаки, компаунды). В зависимости от химической природы материалы принято классифицировать на органические и неорганические. Органические содержат углерод С, а также Н, N, О. Прочие вещества считаются неорганическими, они могут содержать Al, Si и другие элементы.

Изоляционные материалы классифицируются по классам нагревостойкости, для которых фиксируются наибольшие допустимые рабочие температуры при использовании этих материалов в электрооборудовании. Допустимые температуры для каждого класса: Y - 90°C, A - 105°C, E - 120°C, B - 130°C, F - 155°C, H - 180°C, C > 180°C.

4. Конструкционные материалы. Классификация конструкционных материалов.

Конструкционные материалы — материалы, из которых изготавливаются различные конструкции, детали машин, элементы сооружений, воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими параметрами таких материалов являются механические свойства, что отличает их от других технических материалов (оптических, изоляционных, смазочных, лакокрасочных, декоративных, абразивных и др.

Конструкционные материалы можно условно разделить на ряд групп.

По природе материалов:металлические, неметаллические, композиционные материалы

по технологическому исполнению: деформированные, литые, спекаемые, формуемые, склеиваемые, свариваемые