Схема по електротехнически материали: Класификация на диелектричните материали – органични и неорганични, основни полимери, композиционни диелектрици, керамики и стъкла

Схема, която представя проводниковите материали едновременно по два независими признака и позволява темата да се обхване наведнъж, вместо да се учи на части. Лявата половина класифицира материалите според свойствата им, като за основа е взета стойността на специфичното съпротивление. Обособени са две групи. Първата е разгърната надолу с конкретни представители, включително отделно посочени благородни метали с химичните им означения. Втората е дадена обобщено, тъй като продължението ѝ се съдържа в другата половина на схемата. Дясната половина е значително по-обширна и подрежда материалите според приложението им в шест направления. Първото е представено с кратко определение вместо със списък. При второто са изброени три материала, като за всеки от тях е даден точният процентен състав на сплавта. Третото направление е разклонено на две подгрупи според температурата на топене, с посочена гранична стойност. При едната са показани два вида, единият от които е допълнително уточнен с компонентите си, а при другата са посочени двете основни системи сплави. Четвъртото направление е обяснено чрез изискването към материала и е илюстрирано с химичните означения на няколко метала. Петото е представено с една сплав, дадена и с общоприетото ѝ наименование. Шестото направление е най-подробно: изброени са шест позиции, като при пет от тях е посочен процентният състав, а при последната – трите чисти метала, използвани за същата цел. Схемата е чертана прегледно, с рамки за групите и стрелки за връзките, и е с разделителна способност, подходяща за разпечатване и за презентация. Материалът е подходящ за подготовка за изпит или за колоквиум по електротехнически материали и материалознание, за упражнение, за наваксване на пропусната лекция и за бърза справка по време на решаване на задачи. Най-полезното при него е двойната класификация. Един и същ материал може да бъде разгледан и по физичен признак, и по предназначение, а схемата показва как двата подхода се допълват – лявата част обяснява защо, дясната показва къде. Ценно е и присъствието на процентните състави. Те превръщат схемата от обща класификация в работен справочник: съставът на всяка от изброените сплави е даден направо, без да се търси в таблици. Полезно е и посочването на граничната температура при едно от направленията. Тя е признакът, по който се прави разделението, и запомнянето ѝ решава голяма част от въпросите по тази подтема. Схемата може да служи и като план за устен отговор – достатъчно е двете половини да се проследят последователно, за да се получи пълно изложение с примери и конкретни данни.

Схема с приложена таблица – два материала в един файл, които заедно покриват както класификацията на полупроводниците, така и основните им параметри. Класификацията е изградена като дърво с четири нива. От общото понятие тръгват две направления, като едното е разгърнато нататък, а другото е дадено само като категория. Следващото ниво разделя материалите според вътрешния им строеж, а от него излизат три групи, които представляват сърцевината на схемата. Първата група е разгърната с три химични елемента, посочени с наименование и с химичен символ. Втората е най-обширна и обхваща химичните съединения, подредени по типа на съставящите ги елементи. Обособени са три класа, всеки означен с общоприетата си формула. При първия са изброени три подгрупи съединения, като за всяка са дадени по три конкретни вещества с формулите им. При втория подгрупите са четири, три от които също с по три представителя. При третия е посочено едно съединение. Третата група е представена като категория, без разгръщане. В долния десен ъгъл е поместена таблица с параметрите на четири от най-използваните полупроводникови материала. За всеки от тях са дадени пет величини: широчина на забранената зона, подвижност на електроните и на дупките, специфично съпротивление и температура на топене, с посочени мерни единици. Схемата и таблицата са изчертани прегледно и с разделителна способност, подходяща за разпечатване или за вмъкване в презентация. Материалът е подходящ за подготовка за изпит или за колоквиум по електротехнически материали, полупроводникова техника и материалознание, за наваксване на пропусната лекция и за бърза справка при решаване на задачи. Основното му предимство е съчетаването на двата типа информация. Класификацията отговаря на въпроса какви видове полупроводници съществуват, а таблицата – с какви стойности работим при конкретните материали. Обикновено тези две неща се търсят на различни места, а тук са на една страница. Ценно е и последователното изписване на химичните формули. Всяко изброено съединение е дадено с формулата си, което позволява схемата да се използва и при задачи, изискващи точно означение, а не само наименование. Полезна е и логиката на подреждането по класове съединения. Тя показва, че групирането не е случайно, а следва принадлежността на съставящите елементи, и така прави дългия списък много по-лесен за запомняне. Схемата върши работа и като план за устен отговор – нивата се проследяват отгоре надолу, а таблицата дава готовите числени данни за финалната част на изложението.

Схема, която подрежда магнитните материали в пълна класификация и е допълнена с графика – така на един лист стоят и групите, и характеристиката, по която те се различават. Разклоненията слизат до конкретни материали, с посочени състави и формули. Класификацията тръгва от общото понятие и се разклонява в три посоки. Първата е разгърната най-подробно и се дели допълнително според честотния диапазон на приложение. При нискочестотните материали са изброени шест позиции. Първата е разделена на две подгрупи според степента на чистота, с посочени пределни стойности на примесите. При останалите са дадени легиращите елементи, а при една от тях – и двете разновидности с процентно съдържание на основния компонент. При високочестотните са показани две подгрупи. Едната е разгърната с четири вида, всеки с точната си химична формула, а другата е представена като категория. Втората основна посока обхваща материалите с висока коерцитивност и се разделя на две. При сплавите са изброени четири позиции, като при първата са добавени и двете ѝ разновидности със състав, а при останалите са посочени съставящите елементи. При втората подгрупа са дадени три вида с химични формули. Третата основна посока е за материалите със специално приложение и е представена с една група, определена по формата на характеристиката ѝ. В средата на схемата е поместена цветна графика, показваща хистерезисния цикъл с означени характерни точки и оси, включително няколко различни по форма криви за съпоставка. Материалът е подходящ за подготовка за изпит или за колоквиум по електротехнически материали и материалознание, за наваксване на пропусната лекция и за бърза справка при решаване на задачи. Най-ценното при него е връзката между класификацията и графиката. Разделението на групи не е произволно – то следва формата на хистерезисната крива, а поставената в средата графика показва точно това. Така схемата обяснява защо материалите се групират по този начин, вместо просто да ги изброява. Полезни са и съставите на сплавите. За почти всяка позиция са посочени легиращите елементи, а при няколко от тях – и процентните съотношения, което превръща схемата в работен справочник. Ценно е и последователното изписване на химичните формули при феритите. Те се изискват често при изпитване и тук са дадени точно, без нужда от допълнителна справка. Схемата може да служи и като план за устен отговор – трите основни посоки се проследяват една след друга, а графиката осигурява нагледната част на изложението. Файлът е с достатъчна разделителна способност за разпечатване и за поставяне в презентация или в курсова работа.

Сканирани изпитни варианти по материалознание с нанесени върху тях решения – отбелязани отговори, дописани определения, попълнени формули и начертани графики. Материалът съдържа два примерни варианта, всеки от които е с пълна изпитна структура: таблица за данните на студента, таблица с разпределението на точките по раздели и обща сума от сто точки. Първият вариант е организиран в четири раздела. Първият е върху поляризацията и обхваща поведението на диелектрик в електрическо поле, изразите за капацитет и за поляризация с описание на елементите и размерностите, видовете поляризация и поляризуемостта, комплексната диелектрична проницаемост и честотната зависимост, температурната зависимост, времеконстантата, разграничаването на линейни и нелинейни диелектрици. Вторият раздел е върху полупроводниковите свойства: зонна теория, зонна диаграма с процеса на генерация, разпределение на Ферми с нанасяне на означения, изчисляване на броя на свободните електрони. Третият раздел разглежда полупроводниковите материали чрез сравнителна таблица с параметри, валентността на елементите в химичните съединения с примери, чистотата на материалите и метода за изтегляне на монокристали. Четвъртият е за кондензаторите – активни и пасивни елементи, волт-амперна характеристика, определения, номинално напрежение, времеконстанта, еквивалентна схема, електролитни кондензатори. Вторият вариант следва същия модел, но започва с проводниковите свойства и включва раздел за магнитните свойства с хистерезисния цикъл, както и раздел за резисторите. В него присъстват задачи за проводимостта в различни материали, за разпределението на Ферми при няколко температури, за закона на Видеман-Франц, за температурния коефициент, за контактните явления, за доменната структура и за параметрите на намагнитването. Материалът е подходящ за подготовка за изпит или за контролно, за запознаване с формата на изпитната работа и за самопроверка след самостоятелно решаване. Основното му предимство е, че показва не само въпросите, но и как изглежда попълнена работа. Вижда се какъв обем се очаква при задачите с описание на елементите на формула, докъде стига обяснението при въпросите с обосновка и как се нанасят означенията върху дадена графика. Ценно е и присъствието на две различни разпределения на точките по раздели. Така се вижда кои теми носят най-много точки и къде си струва да се насочи подготовката. Полезно е и разнообразието от типове задачи – с избираем отговор, с попълване, с чертане, с извеждане на размерности и с кратко обяснение. Подготовката по всеки от тях изисква различно умение, а тук те са събрани на едно място.

Не тест за решаване, а тест с вече попълнени отговори – което го прави далеч по-полезен преди изпит. Осем страници заснети въпросници по материалознание, съдържащи няколко последователно номерирани варианта. Устройството е еднакво при всички. Всеки започва с надпис „Тест“ и номер, след което вървят номерирани въпроси, а веднага след всеки въпрос стои отговорът, отделен с тире. Част от отговорите са едно-две изречения, други се разгръщат в цял абзац с обяснение. Особено ценна е още една подробност: при много от въпросите е добавена препратка към източника – съкратено обозначение на учебник или лекции с номер на страницата, а понякога и номер на въпроса от друг вариант. Така отговорът може да бъде проверен, а при нужда – разширен. Обхватът е широк и покрива целия курс. Има въпроси върху електропроводимостта и температурния коефициент на съпротивление, върху видовете химични връзки и принципа на Паули, върху енергийните зони и работната температура на полупроводниците. Голяма част е посветена на диелектриците: видовете поляризация и кои от тях са бавни със загуби, поляризацията като процес и като състояние, разликата между разряд и пробив, времеконстантата, самовъзстановяването на хартиените кондензатори, вариконди и донастройващи кондензатори. Проводниковите материали са представени чрез конкретни сплави – състав, характеристики и предназначение на манганина и нихрома, – както и с въпрос защо алуминият трудно се запоява. Има и въпроси за металните лепила и за зонното топене. Магнитните материали са застъпени с коерцитивния интензитет и с трите начина за размагнитване, включително достигането на точката на Кюри. Отделни въпроси разглеждат варистори и термистори с приложенията им, алкалните стъкла, слоестите пластмаси за печатни платки с изискваната топлоустойчивост, термореактивните и термопластичните полимери и формулата за параметричните редове. Един от въпросите изисква начертаване на графика и в отговора е приложен чертеж със словесно обяснение на характерните участъци.

Материалът обединява два решени тестови варианта по електротехнически материали, оформени като работни разработки с отговори на поставените въпроси. Всеки вариант е структуриран в четири тематични раздела, а въпросите в тях следват логиката на изпитен тест по конспект. Първият вариант обхваща загубите в диелектричните материали, проводниковите свойства на материалите, полупроводниковите материали и кондензаторите. Разгледани са понятието за диелектрични загуби и процесите, които ги пораждат в постоянно и в променливо електрическо поле, тангенсът на ъгъла на диелектричните загуби, означенията от векторната диаграма на токовете, изразът за загубите в единица обем, поведението на материала при различни честотни граници, йонизационните загуби, строежът на металите и характерът на металната връзка, разпределението по енергетични нива, температурните зависимости на съпротивлението и топлопроводността, както и основни параметри на кондензаторите – видове, номинално напрежение, времеконстанта и еквивалентна схема. Вторият вариант е посветен на поляризацията, полупроводниковите свойства на материалите, магнитните материали и резисторите. Включени са изразите за капацитет и за поляризация с пояснение на означенията, поведението на относителната диелектрична проницаемост при различни честоти, характеристиките на токоносителите в собствен полупроводник, групите магнитно меки материали, определението за постоянни резистори, зависимостта на мощността от температурата на околната среда и характеристиките на термисторите. Отговорите са дадени в сбит работен вид – буквени отговори, формули с разчетени означения на величините, кратки определения и обяснения на зависимостите. При отделни въпроси отговорът е само маркиран или оставен за допълване, което позволява материалът да се използва и като основа за собствена доработка. Разработката е подходяща за подготовка за изпит или колоквиум, за преговор по конспект и за самопроверка по включените теми.