Vật liệu kỹ thuật - Phần 2 Các loại vật liệu kỹ thuật thông dụng - Chương 9

VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN 9.1.TÍNH CHẤT ĐIỆN CỦA VẬT LIỆU : Tính chất vật lý của vật liệu gồm có : tính chất điện, tính chất nhiệt và tính chất từ. Trong phạm vi chương trình ta nghiên cứu tính chất điện và tính chất từ là các tính chất quan trọng nhất của vật liệu của vật liệu điện. 9.1.1.Độ dẫn điện : Tính chất điện quan trọng nhất của vật liệu rắn là khả năng dẫn điện của nó. Dựa vào sơ đồ đo độ dẫn điện của vật liệu, theo định luật Ôm ta có :...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vật liệu kỹ thuật - Phần 2 Các loại vật liệu kỹ thuật thông dụng - Chương 9 CHÆÅNG 9 : VÁÛT LIÃÛU KYÎ THUÁÛT ÂIÃÛN 9.1.TÊNH CHÁÚT ÂIÃÛN CUÍA VÁÛT LIÃÛU : Tênh cháút váût lyï cuía váût liãûu gäöm coï : tênh cháút âiãûn, tênh cháút nhiãût vaì tênh cháút tæì. Trong phaûm vi chæång trçnh ta nghiãn cæïu tênh cháút âiãûn vaì tênh cháút tæì laì caïc tênh cháút quan troüng nháút cuía váût liãûu cuía váût liãûu âiãûn. 9.1.1.Âäü dáùn âiãûn : Tênh cháút âiãûn quan troüng nháút cuía váût liãûu ràõn laì khaí nàng dáùn âiãûn cuía noï. Dæûa vaìo så âäö âo âäü dáùn âiãûn cuía váût liãûu, theo âënh luáût Äm ta coï : U = I.R (9.1) Trong cäng thæïc (9.1) thç R laì âiãûn tråí cuía máùu váût liãûu âo âäü dáùn âiãûn. Giaï trë cuía R phuû thuäüc vaìo hçnh daûng máùu âo maì háöu nhæ khäng phuû thuäüc vaìo cæåìng âäü doìng âiãûn. Âiãûn tråí suáút khäng phuû thuäüc vaìo hçnh hoüc cuía máùu âo nhæng phuû thuäüc vaìo baín cháút váût liãûu, noï liãn hãû våïi âiãûn tråí R theo cäng thæïc : RS US = = (9.2) l lI Trong âoï :l - khoaíng caïch giæîa hai âiãøm âo âiãûn aïp S - tiãút diãûn vuäng goïc våïi hæåïng doìng âiãûn 1 Âäü dáùn âiãûn laì nghëch âaío cuía âiãûn tråí suáút = biãøu thë khaí nàng dáùn âiãûn cuía váût liãûu, âån vë âo ( .m)-1. Tæì phæång trçnh (9.1) âënh luáût Äm coï thãø biãøu diãùn dæåïi daûng vi phán : J = .E (9.3) Trong âoï J = I/S goüi laì máût âäü doìng âiãûn, laì doìng âiãûn âi qua mäüt âån vë diãûn têch máùu vaì cæåìng âäü âiãûn træåìng : U E= (9.4) l Caïc váût liãûu ràõn coï âäü dáùn âiãûn traíi räüng trãn hai baíy cåî säú. Càn cæï vaìo khaí nàng dáùn âiãûn váût ràõn âæåüc chia ra ba loaûi : dáùn âiãûn, baïn dáùn âiãûn vaì âiãûn mäi (caïch âiãûn). Kim loaûi laì váût liãûu dáùn âiãûn täút, âäü dáùn âiãûn khoaíng 107 ( .m)-1. Cháút âiãûn mäi coï âäü dáùn âiãûn tæì 10-10 âãún 10-20 ( .m)-1. Cháút baïn dáùn coï âäü dáùn âiãûn tæì 10-6 âãún 104 ( .m)-1 Doìng âiãûn âæåüc taûo thaình do chuyãøn âäüng cuía caïc haût mang âiãûn têch dæåïi taïc duûng cuía âiãûn træåìng ngoaìi. Caïc haût mang âiãûn têch dæång chuyãøn âäüng theo hæåïng cuía âiãûn træåìng vaì caïc haût mang âiãûn ám thç theo chiãöu ngæåüc laûi. Trong âa säú caïc váût ràõn doìng 138 âiãûn âæåüc taûo båíi caïc âiãûn tæí tæû do. Trong váût liãûu ion sæû chuyãøn dåìi thuáön tuïy cuía caïc ion cuîng coï thãø taûo ra doìng âiãûn. 9.1.2.Cáúu truïc vuìng nàng læåüng trong váût ràõn : Trong caïc cháút dáùn âiãûn, baïn dáùn vaì mäüt säú loaûi âiãûn mäi chè täön taûi sæû dáùn âiãûn bàòng âiãûn tæí vaì âäü dáùn âiãûn naìy phuû thuäüc ráút låïn vaìo säú læåüng âiãûn tæí coï khaí nàng tham gia dáùn âiãûn. Trong mäüt loaûi váût liãûu cuû thãø, säú âiãûn tæí coï khaí nàng dáùn âiãûn liãn quan âãún sæû sàõp xãúp caïc traûng thaïi âiãûn tæí (caïc mæïc nàng læåüng âiãûn tæí) vaì caïch thæïc chiãúm chäù cuía âiãûn tæí trong traûng thaïi âoï. Trong riãng mäùi nguyãn tæí täön taûi caïc mæïc nàng læåüng giaïn âoaûn. Caïc âiãûn tæí sàõp xãúp thaình caïc táöng (våïi säú læåüng tæí chênh n = 1, 2, 3...) vaì caïc låïp âæåüc chè båïi caïc chæî s, p, d vaì f (æïng våïi caïc säú læåüng tæí quyî âaûo l = 0, 1, 2, 3...). Trong mäùi låïp laûi coï tæång æïng 2l + 1 = 1, 3, 5 vaì 7 quyî âaûo khaïc nhau. Trong caïc nguyãn tæí, âiãûn tæí chiãúm lénh caïc traûng thaïi coï nàng læåüng tháúp nháút theo nguyãn lyï loaûi træì Pauli. Cáúu hçnh âiãûn tæí cuía mäüt nguyãn tæí biãøu thë sæû sàõp xãúp âiãûn tæí vaìo caïc traûng thaïi cho pheïp. Trong váût ràõn caïc nguyãn tæí sàõp xãúp mäüt caïch tráût tæû trong maûng tinh thãø. ÅÍ khoaíng tæång âäúi xa mäùi nguyãn tæí laì âäüc láûp våïi caïc nguyãn tæí khaïc vaì coï caïc mæïc nàng læåüng trong nguyãn tæí vaì cáúu hçnh âiãûn tæí giäúng nhæ nguyãn tæí âæïng cä láûp. Khi caïc nguyãn tæí caìng xêch laûi gáön nhau thç caïc âiãûn tæí caìng bë kêch thêch båïi caïc âiãûn tæí vaì caïc haût nhán cuía caïc nguyãn tæí lán cáûn. AÍnh hæåíng naìy laìm cho mäùi mäüt traûng thaïi âiãûn tæí trong nguyãn tæí riãng biãût bë phán taïch thaình mäüt loaût caïc traûng thaïi âiãûn tæí nàòm saït nhau, hçnh thaình nãn mäüt vuìng nàng læåüng âiãûn tæí. Trong mäùi vuìng, caïc mæïc nàng læåüng váùn laì giaïn âoaûn, tuy nhiãn khoaíng caïch caïc mæïc kãö nhau laì hãút sæïc nhoí. ÅÍ khoaíng caïch nguyãn tæí cán bàòng, sæû taûo thaì ...