Хронология развития атомных технологий

Атомная техника

Создание принципиально новых источников энергии.

Энергия, выделяемая при расщеплении атома.

1) U-уран 235-0,7%
уран 238-99% из всего урана

2) Pu-плутоний 239-не существует в природе, это продукт ядерного превращения урана

Использование:

1) Атомные электростанции (U235,U238)

2) Военная промышленность (U235,Pu239).атомные водородные бомбы

ЭТМ играют важнейшую роль в развитии науки и техники.

Получают: -в основном из воды

-из воздуха

-из артезианских источников

Основные требования ЭТМ:

-высокая степень частоты(низкое содержание случайных примесей)

-контролирование введения примесей для целенаправленного изменения свойств

Классификация ЭТМ

1) По поведению в эл. поле

2) По поведению в магнитном поле

3) По применению в технике

1. По поведению в эл.поле: диэлектрики, проводники, полупроводники

Основные критерии классификации: -γ-удельная проводимость

-ρ-удельное сопротивление

Электропроводность– способность веществ пропускать эл.ток под воздействием эл.поля.

Качественная оценка ЭТМ:

а) Проводники-материалы с высокой ярко выраженной эл.проводимостью

Представители:-твердые тела:me Ag,Cu,Al итд

-жидкие тела:расплавы ме либо электролиты

-газообр.тела:ионизированные газы

Применение:передача эл.энергии

б) Диэлектрики-материалы, способные поляризоваться.

В диэлектрике могут существовать эл.поле.

Электропроводность низкая.

Представители:-твердые тела:оксиды ме MgO,Al2O3,SiO2,BeO
высокомолекулярные соединения (полиэтилен,полипропилен,тефлон,ПЭТФ)
-жидкие тела: нефть, масла: бензин, бензол

-газообразные тела: неионизированные газы

в) Полупроводники-материалы,у которых значение электропроводности находится между проводниками и диэлектриками(Si,Ge,SiC,AsGa)

количественная оценка ЭТМ:

по параметрам: γ-[Ом*м],ρ-[Ом^-1*м^-1]

при нормальных условиях: t=20°С,р=760 рт.ст.

1) Проводники: ρ<10^-5 Ом*м

С(углерод) ρ≈10^-6

Самый лучший проовдник-это серебро ρ=1,6*10^-8Ом*м

Сu ρ=1,7*10^-8Ом*м

Al ρ=2*10^-8 Ом*м

Сверхпроводники, ρ->0,при Т=<20°С

Si ρ=2*10³

2) Диэлектрики: ρ: 10⁸-10¹⁸

3) Полупроводники: ρ: 10^-6-10⁹

У полупроводников при нагреве сопротивление падает, а при охлаждении сопротивление увеличивается.

В широком диапазоне температуры, при увеличении температуры у полупроводников и диэлектриков увеличивается удельная электропроводность, сопротивление падает.

У проводников эта зависимость обратная.

Классификация ЭТМ по поведению в магнитном поле

Магнитные свойства материалов в первую очередь определяются движением электронов в ядре атома, движение нуклонов не влияет на магнитные свойства. Движение электронов вокруг ядра создает электрическое поле, возникает магнитный момент, возникает магнитное поле Н. Оно может взаимодействовать как и с внешними магнитными полями, так и со внутренним магнитным полем.

Критерий классификации:

ЭТМ в магнитном поле определяется относительной проницаемостью.

μ=В/μ₀*H,где В-магнитная индукция, Н-напряженность магн.поля

μ₀=4π*10^-7-базовая конст

по величине μ делятся:

-слабомагнитные(μ≈1)

-сильномагнитные(μ»1)

По поведению слабомагнитные:

-диамагнетики (μ≤1,μ≠f(T,H)),(H₂,Ag,Cu,Be,Au,NaCl,H₂O,Si,Ge,инертные газы и др.)

-парамагнетики(μ≥1,μ≠f(H),μ=f(T)),(O₂,NO₂,Pt,Al,Na и др.)

-антиферромагнетики(μ≥1,μ=f(H,T)),(Mn,Cr,редкоземельные ме)

Сильномагнитные материалы имеют необычную структуру- доменную структуру.

Домены-это области, которые имеют макроскопическую структуру, имеющий магнитный момент в отсутствии эл.поля.

(размер: 10^-3-10³ мм³)

Петля гистерезиса:

В

Br

S Br-остаточная индукция

Н_с Н Н_с-коэрцитивная сила

S~tg(магнитные потери)-площадь

Но в этом графике не учитывается время(разное время релаксации.При разных частотах графики будут разные)

Так же влияет темпертура. При повышении температуры магнитная проницаемость уменьшается

Т_к(температура Кюри)<-магнитная проницаемость резко падает.

μ ферромагн парамагн

Т_к Т

Сильномагнитные:

-ферромагнетики (Fe,Ni,Co,редкоземельные элементы). Основная характеристика-Т_к.проводнкии.

Т_к : Gd-18°С

Ni-358°С

Fe-769°С

Co-1131°С

-ферримагнетики –μ»1,μ=f(T,H).полупроводники.(окислы ме,общая формула:МеO+Fe2O3)

Mn+ZnO-Fe2O3 ферриты

Mn-ZnO-Fe2O3

BaO-Fe2O3

Ферриты-керамика, которая получается из порошкообразных материалов путем прессования.

Порошкообразные окислы ме->прессование->высокотемпературная обработка->феррит

Общий вывод:

-обычно используются высокомагнитные металлы

-ферромагнетики обычно используют при низких частотах

-ферримагнетики используются при средних частотах

μ

ферромагн:Br=2.4 Тл

ферримагн:Br=0.15-0.5Тл

F,Гц

10⁵ 10¹²

Классификация ЭТМ по применению в технике:

Проводники

Полупроводники по поведению

Диэлектрики в эл.поле

По применению в технике

Магнитные по поведению

материалы в магн.поле

Проводники:

-с высокой проводимостью (ρ<5*10^-8Ом*м),(кабели,монтажные провода,интегральные схемы)

-с высоким удельным сопротивлением (10^-6<ρ<10^-4),(термопары,резисторы,нагревательные приборы)