Решение задач «дополнение к задачам.»,
материалы и компоненты электронной техники в Екатеринбурге

Для трех диэлектрических материалов при испытаниях в однородном электрическом поле получены приведенные на рисунке 3 зависимости пробивного напряжения от толщины. Построить (качественно) в одной системе координат зависимости электрической прочности этих материалов от толщины. Рисунок 3 Решение: Электрическая прочность диэлектрика E_пр= U_пр/h, (1) где U_пр – напряжение пробоя диэлектрика, h – толщина материала. Поскольку все 3 зависимости на рисунке 3 имеют линейную зависимость вида U_прi (h)= a_i•h , (2) где a_i=Const, то соответствующие зависимости электрической прочности этих диэлектриков от толщины имеют вид E_прi (h)= (U_прi (h))/h= (a_i•h)/h= a_i=Const, (3) где a_i соответствует наклону i–й прямой на рисунке 3. Качественные зависимости электрической прочности этих материалов от толщины представлены на рисунке 1 ниже. Рис.1 Качественные зависимости электрической прочности Епр трех диэлектрических материалов от толщины Не могут они идти так же, как зависимости напряжения пробоя, хотя бы потому, что эл. прочность прямопропорциональна напряжению пробоя и обратнопропорциональна толщине Задача № 3.4.6 Укажите, следствием какого универсального закона являются диамагнитные свойства вещества. Почему парамагнетизм, в отличие от диамагнетизма, не универсален? Как зависит диамагнитная восприимчивость химического элемента от его места в Периодической системе элементов? Ответ: Магнитные свойства веществ обусловлены в основном магнитными свойствами электронов атомов этого вещества (протоны и нейтроны атомов хотя и обладают собственным магнитным моментом, но они в сотни раз меньше магнитных моментов электронов атома). В случае нескольких электронов полный магнитный момент обусловлен орбитальным и спиновым моментом этих электронов, и в случае, если они скомпенсированы, то такой атом не имеет собственного магнитного момента. Однако, при помещении во внешнее магнитное поле у этих электронов появляется дополнительный магнитный момент, связанный с прецессией орбит электронов вокруг направления внешнего магнитного поля. Согласно правилу Ленца, этот дополнительный магнитный момент всегда направлен противоположно внешнему магнитному полю, что и приводит к намагничиванию вещества противоположно внешнему магнитному полю, то есть к диамагнетизму. Парамагнетизм, в отличие от диамагнетизма, обусловлен наличием собственного магнитного момента атомов вещества в случае, когда орбитальные и спиновые моменты электронов атома не скомпенсированы. Но, из-за произвольной ориентации магнитных моментов атомов, средний магнитный момент вещества равен нулю в отсутствие внешнего магнитного поля. Во внешнем магнитном поле эти магнитные моменты атомов стремятся ориентировать в направлении внешнего магнитного поля. Эта ориентация превышает диамагнитный эффект, создаваемый прецессией электронных орбит, в результате чего намагниченность парамагнетиков совпадает с направлением внешнего магнитного поля. Так как наличие собственного магнитного момента у атома вещества является только следствием электронной структуры оболочек атома, то это не универсальное свойство. Диамагнетизм присущ атомам всех веществ, но к диамагнетикам относятся только вещества, молекулы которых не обладают собственным магнитным моментом. Это происходит, если магнитные моменты пары электронов направлены противоположно друг другу, что наблюдается для любой полностью заполненной оболочки атома. К таким элементам относятся инертные газы, которые располагаются в последней, 0 группе Периодической системы элементов. Для остальных элементов Периодической таблицы элементов условие полностью заполненной оболочки атомов не выполняется, и диамагнетизм наблюдается у некоторых элементов, имеющих скомпенсированный орбитальный и спиновый моменты внешних (валентных) электронов, например у меди, кремния, германия и висмута.внимательно прочитайте вопросы, а потом свои ответы на них.