Elektrotechnologie 1

Technologie nauka o výrobních postupech počátek: surovina – konec: výrobek Technologie má dvě oblasti: Technologie materiálu – nauka o přírodních vlastnostech materiálu a jeho přetvoření v požadované vlastnosti Technologie výroby – nauka o výrobních postupech pro výrobky z upravených materiálů ELEKTROTECHNOLOGIE – technologie elektrotechnických výrobků

Základní technologické pojmy Surovina Materiál Polotovar Výrobek

Řízení vlastností materiálu Makroskopicky Legování Dotování Tepelné zpracování Mechanické zpracování Stárnutí materiálu (umělé, přirozené) Mikroskopicky Molekulární inženýrství (elektrotechnické, chemické, biologické) Ultraminiaturizované technologie

Kvalita výrobku – spolehlivost, životnost Znaky kvality výrobku: Funkčnost Vzhled Spolehlivost Životnost Spolehlivost výrobku je jeho kvalita během času Součinitel spolehlivosti: λ=n. (N . t)-1 (1/h) n - počet výrobků jenž selhaly za čas t N - celkový počet výrobků zkoušky Životnost je pravděpodobná doba po které nastane porucha: t = (λ )-1

Stavba hmoty Hmota – označení pro různé látky Látka – typ hmoty (měď, porcelán….) Molekula – nejmenší mechanicky dělitelná částice hmoty Atom – nejmenší chemicky dělitelná částice hmoty Elektron Záporný elektrický náboj: q = -1,602.10-19 C Hmotnost v klidu: mo = 9,106.10-31 kg, za pohybu: m = mo /(1-v2/c2)1/2 kde c = 3.108 m/s Proton Kladný elektrický náboj: q = +1,602.10-19 C Hmotnost: m = 1836.mo Neutron Nemá elektrický náboj Hmotnost: m = 1839.mo U většiny látek převládají protony nad neutrony elektronový mrak neutron proton

Iont – neutrální atom po ztrátě (kationt) nebo získání (aniont) elektronů H. A. Lorentz (19.stol.) – elektron je hmotná kulička o průměru 2,8 .10-15 m s rovnoměrně rozloženým nábojem. A. N. Bohr (poč.20.stol.) – elektron je hmotný bod pohybující se po uzavřené dráze o průměru 10 .10-10 m kolem jádra atomu. Jeho průměr je 5,6 .10-15 m Princip neurčitosti, dráha elektronu je dána pravděpodobností pohybu v prostoru

Podle Bohrova modelu obíhají elektrony kolem jádra pouze po kvantovaných diskrétních dráhách, na nichž nevyzařují energii. Při přeskoku elektronu z vyšší na nižší dráhu se příslušný rozdíl energií vyzáří jako kvantum (foton) elektromagnetického záření. Elektron obíhá kolem jádra po stabilní dráze neomezeně dlouho a bez vyzařování, pokud jeho dráha obsahuje celočíselný počet n Broglieho vlnových délek elektronu. Při necelistvém počtu vlnových délek je dráha nestabilní - dochází k vyzáření fotonu a elektron přejde na stabilní dráhu s celočíselným počtem vlnových délek.

Energetické hladiny elektronu Závislost energie slupky atomu na její vzdálenosti r od jádra Řetězec potenciálových jam atomů Pásový model atomu sodíku

Coulombova přitažlivá síla Permitivita vakua: ε0 = 8,85.10-12 F/m Relativní permitivita prostředí: εr Vzdálenost mezi náboji: r Potenciální energie mezi dvěma náboji

Vazby mezi atomy, molekula Atomy se sdružují vazbami do molekul Elektrostatická vazba – jeden atom odevzdá elektron druhému u něhož se vytvoří elektronový pár první atom se stává kationtem a druhý aniontem – oba se přitahují a vytváří krystalovou mřížku Valenční vazba (kovalentní, homopolární) – principem je vytváření společných elektronových párů.

Symbolické znázornění mechanismu slučování atomů a jejich elektrické vazby v molekulách. Vlevo: Kovalentní vazba dvou atomů způsobená sdílením elektronů. Vpravo: Iontová vazba atomů způsobená předáním elektronu jednoho atomu druhému atomu.

Kovová vazba – princip je pohyb elektronů volně iontovou mřížkou mezi nepohyblivými kationty mřížky kovu, vytváří se elektronový plyn. Van der Waalsova vazba – slabá elektrostatická vazba z elektrických polí atomových dipólů a nedokonale elektricky vystředěných molekul

Vlastnosti látek podle vazeb Sledované vlastnosti látek jsou: Elektrické vlastnosti – vodivost, polárnost, el.pevnost Mechanické vlastnosti – mech.pevnost, tvrdost, pružnost, houževnatost Tepelné vlastnosti – bod tání nebo měknutí, teplotní součinitel, součinitel teplotní roztažnosti