Вопрос 30

Статические испытания материалов. Испытания на растяжение. Основные характеристики

Статическими называются испытания, при которых прилагаемая нагрузка постоянна или меняется медленно и плавно. К ним относятся испытания на растяжение, сжатие, кручение, изгиб, твёрдость.

Диаграмма растяжения (Рисунок 1.31) характеризует деформацию материала под действием механического напряжения σ = P/F₀ (F₀ – начальное сечение образца). До точки А деформация пропорциональна σ. tg угла наклона прямой ОА к оси абсцисс характеризует модуль упругости (модуль Юнга) материала: Е = σ/ε (ε – относительная деформация).

Модуль Юнга определяет жёсткость материала, т.е. сопротивляемость упругой деформации. Е – практически не зависит от структуры и обусловлен силами межатомных связей. Все другие механические свойства являются структурно чувствительными.

При чистом сдвиге (по двум взаимно перпендикулярным площадкам действуют только касательные напряжения): τ = G γ (G – модуль сдвига, γ – угол сдвига). Модуль сдвига характеризует упругость материала при изменении формы образца неизменного объема

При всестороннем сжатии в материалах по всем направлениям действует нормальное напряжение σ = k∆ (k – модуль объёмной упругости, характеризующий сопротивление материала изменению объёма при постоянстве формы; ∆ - относительное объёмное сжатие).

Постоянной величиной, характеризующей упругость материалов при одностороннем растяжении, является коэффициент Пуассона: =│ε^/ │/ ε, где ε^/ - относительное поперечное сжатие, ε – относительное продольное удлинение.

Вопросс 31

Электрические свойства материалов

Основными электрическими свойствами материалов являются - удельное электрическое сопротивление: , где S - площадь поперечного сечения образца, L и R - его длина и сопротивление, удельная электропроводность: .Для проводников -10 (Ом/м) , для полупроводников (Ом/м)^-1, для диэлектриков (Ом/м)^-1.

Для металлов: , где и - удельное сопротивление при температурах Т и 0 К, соответственно: - температурный коэффициент электрического сопротивления ( изменение при изменении температуры на ).

Вопрос 32

Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации, диэлектрическая восприимчивость и проницаемость

Поляризация диэлектриков - смещение связанных электрических зарядов под действием внешнего электрического поля. При этом в материале создаётся собственное внутреннее электрическое поле, направленное против внешнего поля. Механизмы поляризации обусловлены природой химических связей в диэлектриках, но при любом из них в материале образуется электрические диполи, которые характеризуются дипольным моментом: , где q-точечный заряд диполя, l-расстояние между зарядами (плечо диполя). Поляризацию диэлектриков количественно характеризуют дипольным моментом единичного объёма материала или вектором поляризации: , где - дипольные моменты частиц, N - их число в единице объёма. Для изотропных диэлектриков совпадает по направлению и пропорционален напряженности внешнего электрического поля.

1. 

где χ - диэлектрическая восприимчивость (характеризует поляризуемость материала); - электрическая постоянная, - диэлектрическая проницаемость, равная отношению в вакууме к Е в однородном бесконечном диэлектрике при одинаковом внешнем Е. В анизотропных кристаллах диэлектриков направление определяется не только , но и осями симметрии кристалла.