ĐỀ THI VẬT LIỆU ĐIỆN

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CĐKT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN LẠNH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐỀ THI HỌC KỲ (ĐỀ SỐ 01) MÔN: VẬT LIỆU ĐIỆN LỚP: CĐN ĐCN 14 Mã đề thi: VLĐ31511 Ngày thi: 15/03 /2015 Thời gian: 90 phút (Không kể thời gian phát đề thi) (Sinh viên không tham khảo tài liệu) Câu 1: (2 điểm) Trình bày tính chất vật lý, tính chất hóa học kim loại hợp kim Câu 2: (2 điểm) Vật liệu từ gì? Trình bày phân loại vật liệu từ theo hệ số từ thẩm từ tính vật chất (chất thuận từ, nghịch từ dẫn từ) Câu 3: (3 điểm) Trình bày đặc điểm bản, số vật lý (nhiệt độ nóng chảy, trọng lượng riêng 20oC) ứng dụng Đồng Câu 4: (1,5 điểm) Trình bày đặc điểm vật liệu bán dẫn so với vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện Câu 5: (1,5 điểm) Một vật liệu có điện trở suất 1,68.10-6 .mm2/cm, nhiệt độ 320C, nhiệt độ tăng lên 350C điện trở suất 1,72.10-6 .mm2/cm Hỏi hệ số thay đổi theo nhiệt độ bao nhiêu? Tp HCM, ngày 18 Tháng Năm 2014 BM Điện công nghiệp ThS Đỗ Chí Phi BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG CĐKT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN LẠNH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN: VẬT LIỆU ĐIỆN LỚP: CĐN ĐCN 14 Mã đề thi: VLĐ31511 Ngày thi: 15/03/2015 Thời gian: 90 phút (Không kể thời gian phát đề thi) Nội dung Điểm a.Tính chất lí học: - Vẻ sáng kim loại (ánh kim): Theo vẻ sáng bề ngồi kim loại chia thành kim loại đen kim loại màu 0,25 Kim loại đen kim loại màu đen gồm hợp kim sắt tức gang thép; titan; crôm nhiều kim loại đen khác kim loại màu tất kim loại hợp kim lại 0,25 Câu (2đ) (2đ) - Tính nóng chảy: kim loại có tính chảy lỗng đốt nóng đơng đặc lại làm nguội 0,25 - Tính dẫn nhiệt: tính chất truyền nhiệt kim loại bị đốt nóng làm lạnh 0,25 - Tính giãn nở nhiệt: đốt nóng, kim loại giãn nở khi nguội lạnh co lại - Tính nhiễm từ: có số kim loại có tính nhiễm từ Sắt, hầu hết hợp kim sắt, Niken Cơban b.Tính chất hố học: Tính chất hố học kim loại hợp kim biểu thị hai dạng chủ yếu : - Tính chống ăn mòn: khả chống lại ăn mòn nước hay oxi hố khơng khí nhiệt độ thường hay nhiệt độ cao - Tính chịu axit: là khả chống lại môi trường axit Vật liệu từ loại vật liệu mà tác dụng từ trường ngồi bị từ hóa, tức có tính chất từ đặc biệt Vật liệu từ chủ yếu sắt (Fe), côban (Co), niken (Ni), gađôli (Gd) 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Chất thuận từ: chất có độ từ thẩm μ > không phụ thuộc vào cường độ từ trường ngồi 0,25 Loại gồm có oxi, nitơ, oxit, muối sắt, muối côban, muối niken, kim loại kiềm, nhôm, bạch kim 0,25 Chất nghịch từ: chất có độ từ thẩm μ < không phụ thuộc vào cường độ từ trường ngồi 0,25 Loại gồm có hydro, khí hiếm, đa số hợp chất hữu cơ, đồng, kẽm, bạc, vàng, thủy ngân, antimon, gali,… 0,25 (3đ) Chất dẫn từ: chất có độ từ thẩm μ ≫1 phụ thuộc vào cường độ từ trường ngồi 0,25 Loại gồm có sắt, niken, coban hợp kim chúng, hợp kim crôm – mangan, gađơlonit ferit có thành phần khác 0,25 Đặc điểm: - Đồng loại vật liệu quan trọng tất vật liệu dẫn điện dùng kỹ thuật điện 0,25 - Đồng có màu đỏ nhạt sáng rực, có điện dẫn suất lớn, sau bạc 0,25 - Có sức bền khí lớn, chống ăn mòn khí quyển, tính đàn hồi cao đặc biệt có tính dẫn điện cao 0,25 - Dễ dát mỏng, dễ vuốt giản, có sức bền va đập ăn mòn, sức đề kháng cao thời tiết xấu 0,25 - Đồng kim lọai hiếm, chiếm tỷ lệ 0,01% lòng trái đất 0,25 - Đồng có tổ chức tinh thể lập phương thể tâm tổ chức giữ nguyên làm nguội đến nhiệt độ thường Tức đồng khơng bị biến đổi hình thù 0,25 Các số vật lý Ở 200C Điểm nóng chảy: 10830C Trọng lượng riêng D = 7,4 - 8,9kg/dm3 0,25 0,25 Ứng dụng: - Đồng cứng dùng nơi cần sức bền giới cao, chịu mài mòn làm cổ góp điện, dẫn tủ phân phối, trạm biến áp, lưỡi dao cầu dao cách ly, tiếp điểm thiết bị bảo vệ 0,5 - Đồng mềm dùng nơi cần có độ uốn lớn sức bền học cao như: ruột cáp dẫn điện, góp điện cao áp, dây dẫn điện, dây quấn máy điện 0,5 Vật liệu bán dẫn chất trung gian vật liệu dẫn điện vật liệu cách điện 0,25 Chất bán dẫn hoạt động chất cách điện nhiệt độ thấp hoạt động chất dẫn điện nhiệt độ cao 0,25 Điện trở suất  bán dẫn có giá trị trung gian kim loại điện môi 0,25 Điện trở suất vật liệu bán dẫn lớn điện trở suất vật liệu dẫn điện 4 10 (1,5đ) nhỏ điện trở suất vật liệu cách điện (   10  10 cm ) Tuy nhiên khơng có ranh giới rõ rệt ba loại vật liệu kể 0,25 Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất vật liệu dẫn điện tăng lên, điện trở suất vật liệu bán dẫn lại giảm 0,25 Như vậy, nhiệt độ thấp chất bán dẫn có tính cách điện điện mơi, nhiệt độ cao chất bán dẫn lại dẫn điện tốt 0,25 Hệ số thay đổi theo nhiệt độ  : (1,5đ)  t -  t1 = 0,5 t (t2  t1 ) = 1,72.106  1,68.106 = 1,68.10 35  32 0,5 =0,008=8.10-3(1/0C) 0,5 Tp HCM, ngày Tháng Năm 2015 BM Điện cơng nghiệp ThS Đỗ Chí Phi BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG CĐKT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN LẠNH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐỀ THI HỌC KỲ (ĐỀ SỐ 02) MÔN: VẬT LIỆU ĐIỆN LỚP: CĐN ĐCN 14A, B, C, D, E Mã đề thi số: VLĐ31521 Ngày thi: 15/03/2015 Thời gian: 90 Phút (Không kể thời gian phát đề thi) -(Sinh viên không sử dụng tài liệu ) Câu 1: (2 điểm) Thế vật liệu dẫn điện? Nêu phân loại vật liệu dẫn điện theo trạng thái vật chất? Câu 2: (2 điểm) Trình bày yêu cầu vật liệu dùng làm tiếp điểm điện? Câu 3: (2 điểm) Phân loại vật liệu cách điện theo thành phần hố học, cho ví dụ? Câu 4: (2 điểm) Vật liệu cách điện? phân loại theo trạng thái vật chất? Câu 5: (2 điểm) Một vật liệu có điện trở suất  t1  1,68.10 -6 Ωmm2/cm nhiệt độ t1=32 C, chiều dài vật liệu l=500cm, tiết diện S=50mm2, thệ số thay đổi theo nhiệt độ α =0,00981/C0 Xác định điện trở suất  t điện trở R vật liệu nhiệt độ tăng lên t2=400C? Tp.HCM, ngày 18 Tháng 01 năm 2015 BM Điện công nghiệp ThS Đỗ Chí Phi BỘ CƠNG THƢƠNG TRƢỜNG CĐKT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN LẠNH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐÁP ÁN ĐỀ THI HỌC KỲ MÔN: VẬT LIỆU ĐIỆN LỚP: CĐN ĐCN 14A, B, C, D, E Mã đề thi số: VLĐ31521 Ngày thi: 28/03/2015 Thời gian: 90 Phút (Không kể thời gian phát đề thi) Câu (2đ) (2đ) (2đ) Nội dung -Vật liệu dẫn điện vật chất trạng thái bình thường có điện tích tự do, đặt chúng vào điện trường, điện tích chuyển động theo hướng định trường tạo thành dòng điện Người ta gọi chúng vật liệu có tính dẫn điện -Vật liệu dẫn điện thể rắn, lỏng số điều kiện phù hợp thể khí -Vật liệu dẫn điện thể lỏng bao gồm kim loại lỏng dung dịch điện phân Vì kim loại thưởng nóng chảy nhiệt độ cao (trong thủy ngân (Hg) có nhiệt độ nóng chảy C ) điều kiện nhiệt độ bình thường dùng vật liệu dẫn điện kim loại lỏng thủy ngân -Các chất thể khí trở nên dẫn điện chịu tác động điện trường lớn Điểm 0,5 - Có sức bền học độ rắn tốt ( tuổi thọ cao) - Có điện dẫn suất dẫn nhiệt tốt để khơng nóng nhiệt độ cho phép tiếp điểm có dòng điện định mức qua - Có sức bền ăn mòn tác nhân bên ngồi ( nước, khơng khí ẩm…) - Có nhiệt độ nóng chảy hóa cao, oxit phải có điện dẫn suất lớn ( tức để chịu dòng ngắn mạch cao Rtx nhỏ) - Gia công dễ dàng giá thành hạ Bên cạnh điểm nêu trên, phải thỏa mãn điều kiện tùy thuộc vào dạng tiếp điểm(có dạng tiếp cố định, di động trượt): + Với tiếp điểm cố định phải có sức bền nén để chịu áp suất lớn, ( lực ấn lớn), phải có điện trở ổn định thời gian làm việc lâu dài ( Rtx , ổn định) + Với tiếp điểm di động: chúng làm việc theo cách ấn ( đóng mở máy cắt điện, cơng tắc tơ, rơle điện…) , phải có sức bền ăn mòn tác dụng khí đóng mở, phải có sức bền động hồ quang không bị hàn chặt + Với tiếp điểm trượt: chúng làm việc theo cách trượt : cổ máy điện, dao cách ly Phải có sức bền mài mòn khí ma sát Theo thành phần hóa học, người ta phân ra: vật liệu cách điện hữu vật liệu cách điện vô 0,5 Vật liệu cách điện hữu cơ: Chia làm hai nhóm: nhóm có nguồn gốc thiên nhiên nhóm nhân tạo 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,25 0,25 1,0 0,5 Nhóm có nguồn gốc thiên nhiên sử dụng hợp chất có thiên nhiên, giữ ngun thành phần hố học như: cao su, lụa, phíp, xenluloit,… - Nhóm nhân tạo thường gọi nhựa nhân tạo gồm có: nhựa phenol, nhựa amino, nhựa polyeste, nhựa epoxy, silicon, polyetylen, vinyl, polyamit,… Vật liệu cách điện vơ cơ: gồm chất khí, chất lỏng khơng cháy, loại vật liệu rắn gốm, sứ, thuỷ tinh, mica, amiăng… - Ý nghĩa vật liệu cách điện có ý nghĩa quan trọng kỹ thuật 0,5 1,0 điện Chúng dùng để tạo cách điện bao quanh phận dẫn điện thiết bị điện để tách rời phận có điện khác (2đ) (2đ) Phân loại: Theo trạng thái vật chất chia vật liệu cách điện thành loại khí, lỏng rắn Vật liệu hóa rắn phân vào nhóm đặc biệt, trạng thái ban đầu đưa vào sản xuất cách điện chúng chất lỏng, sau chế tạo xong chúng rắn lại trình dùng làm cách điện chúng rắn (ví dụ sơn loại nhựa hỗn hợp) 1,0 Điện trở suất vật liệu nhiệt độ 400C 1,0 t  t1 1   t  t1   1,72 106 (mm / cm) R  t2 Điện trở 1,0 l 500  1,72  10 6  1,72  10 5 () S 50 Tp.HCM, ngày 18 Tháng 01 năm 2015 BM Điện cơng nghiệp ThS Đỗ Chí Phi