3
Spis treci
Wykaz wa¿niejszych oznaczeñ ... 7
Wstêp ... 11
ROZDZIA£ 1
Elektromagnetyczne cechy materii ... 13
1.1. Ogólny opis w³aciwoci elektrycznych i magnetycznych materia³ów ... 13
1.2. W³aciwoci elektryczne materia³ów ... 15
1.2.1. Rodzaje ³adunków elektrycznych ... 15
1.2.2. £adunki swobodne w polu elektrycznym ... 17
1.2.3. £adunki zwi¹zane w polu elektrycznym ... 18
1.3. W³aciwoci magnetyczne materia³ów ... 24
1.3.1. Dipole magnetyczne ... 24
1.3.2. Zjawiska wp³ywaj¹ce na w³aciwoci magnetyczne materia³ów ... 25
1.3.3. Polaryzacja magnetyczna ... 27
1.4. Podzia³ ogólny materia³ów elektrotechnicznych ... 28
1.4.1. Grupy materia³ów elektrotechnicznych... 28
1.4.2. Podzia³ materia³ów ze wzglêdu na wartoæ konduktywnoci (rezystywnoci) elektrycznej ... 29
1.4.3. Podzia³ materia³ów ze wzglêdu na wartoæ przenikalnoci elektrycznej ... 31
1.4.4. Podzia³ materia³ów ze wzglêdu na wartoæ przenikalnoci magnetycznej ... 32
ROZDZIA£ 2
Budowa fizykochemiczna materia³ów ... 34
2.1. Budowa atomów ... 34
2.1.1. Stany kwantowe w atomie ... 35
2.1.2. Zmiany stanu energetycznego atomu ... 38
4
2.2. Struktura materii ... 39
2.2.1. Stany skupienia ... 39
2.2.2. Wi¹zania chemiczne w cia³ach sta³ych ... 44
2.2.3. Defekty w kryszta³ach ... 47
2.3. Teoria pasmowa cia³a sta³ego ... 49
2.4. Podzia³ materia³ów wed³ug teorii pasmowej ... 52
ROZDZIA£ 3
Materia³y przewodz¹ce ... 54
3.1. Wstêp ... 54
3.2. Przewodnictwo elektryczne metali ... 54
3.2.1. Podstawy fizykalne ... 54
3.2.2. Wp³yw temperatury na rezystywnoæ materia³ów przewodz¹cych ... 61
3.2.3. Wspó³czynnik temperaturowy rezystywnoci ... 65
3.2.4. Zwi¹zek miêdzy temperaturowym wspó³czynnikiem rezystywnoci α
ρa temperaturowym wspó³czynnikiem rezystancji α
R... 67
3.2.5. Wp³yw domieszek i zanieczyszczeñ na rezystywnoæ metali ... 69
3.3. W³aciwoci cieplne metali ... 70
3.3.1. Przewodnictwo cieplne metali ... 70
3.3.2. Wydzielanie siê ciep³a w przewodnikach przy przep³ywie pr¹du elektrycznego... 72
3.3.3. Obci¹¿alnoæ pr¹dowa przewodników ... 74
3.4. W³aciwoci materia³ów przewodz¹cych i ich zastosowania ... 76
3.4.1. Materia³y przewodowe ... 76
3.4.2. Materia³y stykowe ... 77
3.4.3. Materia³y oporowe ... 78
3.4.4. Materia³y z wêgla i grafitu... 82
3.5. Materia³y nadprzewodz¹ce ... 84
3.5.1. Charakterystyka zjawiska nadprzewodnictwa ... 84
3.5.2. W³aciwoci materia³ów nadprzewodz¹cych i ich zastosowania ... 88
3.5.3. Warunki ch³odzenia cieczami kriogenicznymi ... 91
ROZDZIA£ 4
Materia³y elektroizolacyjne ... 93
4.1. Podzia³ i charakterystyka materia³ów elektroizolacyjnych ... 93
4.2. Podzia³ materia³ów elektroizolacyjnych ze wzglêdu na efekty makroskopowe zjawisk polaryzacyjnych ... 95
4.3. Materia³y elektroizolacyjne sta³e... 99
4.3.1. Grupy materia³ów elektroizolacyjnych i ich zastosowania ... 99
5
4.3.2. Materia³y nieorganiczne naturalne ... 100
4.3.3. Materia³y organiczne naturalne ... 104
4.3.4. Materia³y organiczne syntetyczne ... 106
4.3.4.1. Budowa i w³aciwoci polimerów syntetycznych ... 106
4.3.4.2. Rodzaje i charakterystyka polimerów syntetycznych ... 109
4.3.5. Materia³y o wyró¿niaj¹cej siê polaryzacji ... 121
4.3.6. Rezystancja powierzchniowa i skrona ... 123
4.3.7. Zale¿noæ temperaturowa konduktywnoci dielektryków ... 128
4.3.8. Przenikalnoæ elektryczna i straty dielektryczne ... 130
4.3.9. Wytrzyma³oæ elektryczna ... 134
4.3.9.1. Mechanizmy przebicia materia³ów elektroizolacyjnych sta³ych ... 134
4.3.9.2. Rodzaje wytrzyma³oci elektrycznej ... 141
4.4. Materia³y izolacyjne ciek³e ... 142
4.4.1. Podzia³ olejów izolacyjnych ... 142
4.4.2. Podstawowe w³aciwoci olejów izolacyjnych ... 144
4.4.3. Przewodnictwo dielektryków ciek³ych ... 146
4.4.4. Wytrzyma³oæ elektryczna cieczy izolacyjnych ... 151
4.4.4.1. Mechanizmy przebicia cieczy ... 151
4.4.4.2. Charakterystyka wytrzyma³oci elektrycznej olejów izolacyjnych ... 152
4.5. Gazy elektroizolacyjne ... 154
4.5.1. Zjawiska elektryczne w gazach ... 154
4.5.2. W³aciwoci powietrza i jego zastosowania... 157
4.5.3. W³aciwoci szeciofluorku siarki ... 159
4.5.4. Wytrzyma³oæ elektryczna gazów elektroizolacyjnych ... 160
ROZDZIA£ 5
Materia³y pó³przewodz¹ce ... 164
5.1. Podstawy teoretyczne ... 164
5.2. Przewodnictwo elektryczne pó³przewodników ... 168
5.3. Wp³yw temperatury na rezystywnoæ pó³przewodników ... 173
5.4. Wybrane zjawiska w pó³przewodnikach ... 176
5.4.1. Fotoprzewodnictwo ... 176
5.4.2. Luminescencja ... 176
5.4.3. Zjawisko Halla ... 177
5.4.4. W³aciwoci z³¹cza p-n... 179
5.4.5. Zjawiska termoelektryczne ... 182
5.5. Wybrane zastosowania pó³przewodników ... 184
5.5.1. Fotorezystory i fotodiody ... 184
5.5.2. Ogniwa fotoelektryczne i s³oneczne... 185
5.5.3. Diody pó³przewodnikowe i tranzystory ... 186
6
5.5.4. Diody elektroluminescencyjne i lasery ... 187
5.5.5. Warystory ... 187
5.5.6. Termistory ... 192
5.5.7. Ogniwa termoelektryczne ... 193
ROZDZIA£ 6
Materia³y magnetyczne... 195
6.1. Wybrane zjawiska w materia³ach ferromagnetycznych ... 195
6.2. Ferromagnetyk w polu magnetycznym ... 199
6.3. Straty energii w materia³ach ferromagnetycznych ... 202
6.4. Podzia³ technicznych materia³ów magnetycznych ... 205
6.5. W³aciwoci materia³ów magnetycznych ... 207
6.5.1. Materia³y magnetyczne miêkkie ... 207
6.5.2. Materia³y magnetyczne twarde ... 212
6.5.3. Materia³y magnetyczne ciek³e... 217
ROZDZIA£ 7
