Elektrotechnologie

1. Elektrotechnologie 1

2. 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

3. Základní technologické pojmy • Surovina • Materiál • Polotovar • Výrobek

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

5. 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

6. 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

7. Iont – neutrální atom po ztrátě (kationt) nebo získání (aniont) elektronů Elektron • 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

8. 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.

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

10. 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

11. 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.

12. 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.

13. 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

14. 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