Контрольная_вариант 4. Министерство сельского хозяйства рф

• Название: Министерство сельского хозяйства рф
• Дата: 02.12.2021
• Размер: 68.62 Kb.
• Имя файла: Контрольная_вариант 4.docx
• Тип: Документы; #288989

Министерство сельского хозяйства РФ

Департамент научно–технологической политики и образования

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Красноярский государственный аграрный университет»

Институт энергетики и управления энергетическими ресурсами АПК

Контрольное задание

Материаловедение

Выполнил

Студент _____________
Руководитель

Доцент ____________

Красноярск 2021

Содержание

Контрольное задание № 1 3

Контрольное задание № 2 5

Контрольное задание № 3 7

Контрольное задание № 1

Диэлектрик плоского конденсатора состоит из n слоев с соответствующими толщинами di , диэлектрической проницаемостью εi , проводимостью γi . Этот диэлектрик подключен под напряжение величиной U. Постройте график распределения напряженностей в слоях при постоянном и переменном напряжениях. Оцените электрическую прочность конструкции. Исходные данные приведены в таблице 1.1.

В многослойных диэлектриках, включенных под переменное напряжение, напряженность электрического поля распределяется по слоям обратно пропорционально их диэлектрической проницаемости.

Так для диэлектрика, состоящего из двух слоев (рисунок 1.1) напряженности электрического поля в обоих слоях определяются из следующих выражений:



Рисунок 1.1 - Двухслойный диэлектрик




где U - полное напряжение между электродами.

n-число слоев

Для расчета установившегося поля в многослойной изоляции работающей под постоянным напряжением, в предыдущие формулы следует вместо значения ε подставлять соответствующие значения объемной удельной проводимости γ материалов соответствующих слоев.
Таблица 1.1 - Данные для расчета:

n

e1

y1

d1

E1

e2

y2

d2

E2

e3

y3

d3

E3

U, кВ

3

6

3E-15

1

20

1

2E-13

3

3

6

2E-13

3

20

4

Контрольное задание № 2

Твердый диэлектрик с объемным удельным сопротивлением ρv и удельным поверхностным сопротивлением ρs , имеет форму и размеры, указанные в таблице 2 и на рисунке 2. Он установлен между электродами, на которых поддерживается постоянное напряжение U. Определить ток, протекающий через диэлектрик и потери мощности в нем.



Рисунок 2.1 - Формы диэлектриков

Таблица 2.1 – Данные для ласчета

Форма	a	b	h	ρν	ρS	U
г	10	20	35	1·1013	4·1011	3

Ток, протекающий через объем определяется – Iv = U/Rv ;

Ток, протекающий по поверхности диэлектрика – Is = U/Rs;

Суммарный ток утечки – I = Iv + Is;

Потери мощности в диэлектрике – P = I·U;

Удельное объемное сопротивление – ρv ·= Rv ·S/h;

Удельное поверхностное сопротивление – ρs ·= Rs ·d/l; d – периметр, l = h

S = (0,01+0,02)/2 = 0,0001 м²

d = (0,01+0,02+0,0223)·2 = 0,0523 м

Rv = (1·10¹³·0,035)/0,0001 = 3,5·10¹⁵ Ом

Rs = (4·10¹¹·0,035)/0,09 = 2,67·10¹¹ Ом

Iv = 3000/3,5·10¹⁵ = 8,57·10^-13 А

Is = 3000/2,67·10¹¹ = 1,12·10^-8 А

I = 8,57·10^-13 +1,12·10^-8 = 1,12·10^-8 А

P = 1,12·10^-8 ·3000 = 3,36·10^-5 Вт.

Контрольное задание № 3

Определить потери мощности в голом проводе из указанного в таблице металла длиной l и сечением S при температурах провода - 20 °С и + 60 °С, если величина тока в проводе равна I.
Таблица 3.1 - Данные по варианту

№ варианта	Металл	ℓ, м	S, мм2	I, А	ρ, мкОм∙м при +20 С	αρ
4	Алюминий	150	70	90	0,028	0,0042

Согласно выводам электронной теории металлов значения αρ чистых металлов в твердом состоянии должны быть близки к температурному коэффициенту расширения идеальных газов, т.е. 1:273 ≈ 0,0037 К-1 . При изменении температуры в узких диапазонах на практике принимают

где ρ1 и ρ2 – удельные сопротивления проводникового материала при температурах Т1 и Т2 соответственно (при этом Т2 › Т1);

αρ – средний температурный коэффициент удельного сопротивления данного материала в диапазоне температур от Т1 до Т2.

Определяем температуру в кельвинах, для этого прибавляем к градусам Цельсия, градусы Кельвина (273,15 К)

-20 ºС = 253,15 К

20 ºС = 293,15 К

+60 ºС = 333,15 К