fafizika 5. el ıad ás -...
TRANSCRIPT
FafizikaFafizika5. el5. elııadadááss
Elektromos tulajdonsElektromos tulajdonsáágokgok
Prof. Dr. MolnProf. Dr. Molnáár Sr Sáándorndor
NYME, FMK, NYME, FMK,
FaanyagtudomFaanyagtudomáányi Intnyi Intéézetzet
Gyakorlati szerepeGyakorlati szerepe
�� A A faiparifaipari gyakorlatbangyakorlatbana a leglegááltalltaláánosabbnosabbfelhasznfelhasznáálláástst a a fanedvessfanedvesséégg mméérréésesejelentijelenti. .
�� FaszerkezetekFaszerkezetek, , ttááblblááss parkettparkettáákk gazdasgazdasáágosgosgygyáártrtáássáátt tesziteszilehetlehetııvvééa a nagyfrekvencinagyfrekvenciááss ererııttéérbenrbenvalvalóó ragasztragasztááss. .
�� ElektromosElektromosffőőttııkkéészszüülléékeketkekethasznhasznáálnaklnak azazegyesegyesprprééslapokbanslapokban, , csigaprcsigaprééseknseknééll , , éélfurnlfurnéérozrozóó kkéészszüülléékekbenkekben. .
�� A A piezoelektromospiezoelektromosjelensjelenséégetgetpedigpediga a mikroszerkezetimikroszerkezetikutatkutatáásshasznoshasznosíítjatja..
�� KKöörnyezetbarrnyezetbaráátt, , takartakaréékoskos lakkfelvitelilakkfelviteli mmóódd azazelektrosztatikuselektrosztatikusttéérbenrbenvalvalóó lakkszlakkszóórrááss. .
Fajlagos ellenFajlagos ellenáállll áás s éés vezets vezetııkkéépesspesséégg
�� A A faanyagfaanyagegyenegyenáárammalrammalszembeniszembeniviselkedviselkedéésséétt a a fajlagosfajlagosellenellenáállll ááss ((ρρ) ) ééss a a fajlagosfajlagosvezetvezetııkkéépesspesséégg (c) (c) jellemzikjellemzik. .
�� A A fajlagosfajlagosvezetvezetııkkéépesspesséégg kkéétt ttíípuspusaa::�� a) a) egyenegyenááramramúú fajlagosfajlagosvezetvezetııkkéépesspesséégg ééss�� b) b) eltoleltolóóddáásisi fajlagosfajlagosvezetvezetııkkéépesspesséégg..
�� A A fajlagosfajlagosvezetvezetııkkéépesspesséégg azazanyagbananyagbanjelentkezjelentkezııááramsramsőőrrőőssééggelggel jjóóll definidefiniáálhatlhatóó, a , a gyakorlatgyakorlatmméégisgis inkinkáábbbbennekennekreciprokreciprokáátt, a , a fajlagosfajlagosellenellenáállll óókkéépesspesséégetgethasznhasznááljalja. .
�� A A fontosabbfontosabböösszefsszefüüggggéésekseka a kköövetkezvetkezııkk::
l
AR ⋅=ρAU
I
AR
11X
ll ⋅=⋅=ρ
=
Fajlagos ellenFajlagos ellenáállll áás s éés vezets vezetııkkéépesspesséégg
�� A A felfelüületileti fajlagosfajlagosellenellenáállll ááss ((ρρss)) kifejezikifejezi, , hogyhogya a fatestfatestfelszfelszíínnéénn 1 1 cmcm22 felfelüületlet kkéétt szemkszemkööztizti oldalaoldalakköözzöötttt milyenmilyen azazellenellenáállll ááss::
�� A A sajsajáátostos felfelüületlet fizikaifizikai hathatáásoksokeredmeredméényeknyekééntnt a a rostokkalrostokkalppáárhuzamosanrhuzamosanρρss//ρρ =10 =10 ÷÷ 60; a 60; a rostokrarostokramermerıılegesenlegesenρρss//ρρ = 3 = 3 ÷÷ 7. 7.
b
DRs
⋅π⋅=ρ
A fajlagos ellenA fajlagos ellenáállll áást befolyst befolyáásolsolóó ttéényeznyezıık k
�� A A fajlagosfajlagosellenellenáállll ááss ffüügggg::�� a a fafajfafaj, , �� nedvessnedvesséégtartalomgtartalom, , �� anizotranizotróópiapia, , �� hhıımméérsrséékletklet, , �� frekvenciafrekvencia, , �� szszöövetiveti ééss kkéémiaimiai szerkezetszerkezet, , �� faanyagfaanyagssőőrrőősséégege, , �� vvééddııkezelkezeléésese, , �� a a mméérrıı elektrelektróóddáákrakra gyakoroltgyakoroltnyomnyomááss éértrtéékeitkeitııll , , vvááltozltozáásaitsaitóóll ..
�� AzAz abszolabszolúútt szszáárazraz faanyagnakfaanyagnakfafajtfafajtóóll ffüüggggııenen10101515--10101717 ohm ohm cm a cm a fajlagosfajlagosellenellenáállll áásasa..
�� A A nedvessnedvesséégtartalomgtartalombefolybefolyáásoljasoljaa a fajlagosfajlagosellenellenáállll áástst..
NNééhháányny fafajfafaj fajlagosfajlagos elektromoselektromosellenellenáállll áásasa((ρρρρρρρρ) ) ééssfelszfelszíínini ellenellenáállll áásasa((ρρρρρρρρss) a ) a rostirrostir áányny ((||||||||||||||||, , ⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥⊥))
ffüüggvggvéénynyéébenben
--2,1 . 1071,1 . 10715,3Duglász fenyı
-4,0 . 1011
-
-1,0 . 1011
-
7,6 . 1016
6,4 . 1010
2,1 . 107
3,8 . 1016
-1,0 . 107
07,816,0
Lucfenyı
7,9 . 10112,1 . 10111,3 . 1011-7,5Erdeifenyı
--6,6 . 10173,3 . 10170Juhar
5,5 . 10102,0 . 10101,3 . 1010-7,9Tölgy
7,9 . 1010
--
9,4 . 10101,4 . 1010
--
1,7 . 1098,39,2
Bükk
-2,8 . 1012
--
--
4,0 . 1011
-
-8,6 . 1011
--
5,1 . 1016
-4,2 . 1010
10 . 108
0,08,08,220,0
Nyír
⊥||⊥||
ρs (ohm)ρ (ohm cm)u, % Fafaj
A faanyag A faanyag dielektromosdielektromos tulajdonstulajdonsáágaigai
A faanyag A faanyag dielektromosdielektromosáállandllandóójaja
�� a a dielektromosdielektromosjellemzjellemzııknekknek elselsıısorbansorbana a vvááltltóáóáramramesetesetéénnvan van gyakorlatigyakorlatijelentjelentıısséégege
�� aa fontosabbfontosabbdielektromosdielektromosjellemzjellemzııkk a a dielektromosdielektromosáállandllandóó ((εε) ) ééss a a dielektromosdielektromosvesztesveszteséégigi ttéényeznyezıı ((tgtg δδ))
�� a a faanyagfaanyagdielektromosdielektromosáállandllandóójaja megmutatjamegmutatja, , hogyhogyhháányszorosnyszorosáárara nnıı a a kondenzkondenzáátortor kapacitkapacitáásasa, ha a , ha a lemezeilemezeikköözzöötttt nem nem vváákuumkuum, , hanemhanemfaanyagfaanyagvan van
vc
c=ε
A faanyag A faanyag dielektromosdielektromos tulajdonstulajdonsáágaigai
A faanyag A faanyag dielektromosdielektromosáállandllandóójaja
�� a a faanyagfaanyagrelatrelatíívv dielektromosdielektromosáállandllandóójaja ((εεrr) ) kifejezikifejezi, , hogyhogyhháányszornyszornagyobbnagyobba a fafa dielektromosdielektromosáállandllandóójaja, mint a , mint a vváákuumkuuméé ((εεvv))
�� aa dielektromosdielektromosáállandllandóó a a fafa atomjainakatomjainakééss molekulmolekulááinakinak kküülslsııelektromoselektromosmezmezıı U U feszfeszüültsltsééggééneknek-- vagyvagy„„ EE”” ttéérerrerıısssséégnekgnek--hathatáássáárara fellfellééppıı polarizpolarizáácicióó mméértrtéékeke
vr ε
ε=ε
DielektromosDielektromos vesztesveszteséégi tgi téényeznyezıı�� A faA fa polarizpolarizáácicióójakorjakor a a kküülslsıı elektromoselektromosmezmezıı hathatáássáárara belsbelsıı
áátrendeztrendezııddééss kköövetkezikvetkezikbe be ananéélklküüll , , hogyhogya a testretestrettööbbletbblet ttööltltéésskerkerüültlt volnavolna. .
�� A A kialakultkialakult dipdipóólusoslusosmolekulmolekuláákk a a feszfeszüültsltséégg frekvencifrekvenciáájjáánaknakmegfelelmegfelelııenenvvááltogatjltogatjáákk a a polaritpolaritáásukatsukat, , forognakforognak. .
�� E E mozgmozgááss pedigpedighhııfejlfejlııddééstst eredmeredméényeznyez. . �� EzEz a a hhıı a a kküülslsıı elektromoselektromosererııttéérr energienergiáájjáánaknak terhterhéérere fejlfejlııdikdik. .
�� A A kondenzkondenzáátortor lemezeilemezeikköözzééhelyezetthelyezettfafa egyegyvesztesveszteséégesgeskondenzkondenzáátorktorkééntnt modellezhetmodellezhetıı. .
c
R
I
Itg =δ
R
Rtg c=δ
�� A A faanyagfaanyagfelmelegfelmelegííttééssééhezhezszszüükskséégesgeshhıımennyismennyiséégetgetéésselektromoselektromosteljesteljesíítmtméényny
�� Az elektromos teljesAz elektromos teljesíítmtméény oldalny oldaláárróól meghatl meghatáározhatrozhatóó a ha hııvvééalakulalakulóó elektromos teljeselektromos teljesíítmtméény:ny:
�� nagyfrekvencinagyfrekvenciáás s vváálltllt óáóáramotramotkell felhasznkell felhasznáálni, ezlni, ezéért fejezzrt fejezzüük k ki az ellenki az ellenáállll áást a frekvencia segst a frekvencia segíítstsééggéévelvel
Pr = U ·Ir
cf2
1Rc ⋅⋅π⋅
= Ic = U · 2π · f · c
IR = Ic · tg δ = 2 · π · U · f ·. c ·. tg δ
PR = U · IR = 2 · π · U2 · f · c · tg δ
A A dielektromosdielektromos jellemzjellemzııket befolyket befolyáásolsolóó ttéényeznyezııkk
�� A A faanyagfaanyagdielektromosdielektromostulajdonstulajdonsáágaigai kapcsolatbankapcsolatbanáállnakllnak::
�� a a fafajjalfafajjal, ,
�� a a nedvessnedvesséégtartalommalgtartalommal, ,
�� a a ssőőrrőőssééggelggel, ,
�� A A hhıımméérsrsééklettelklettel ééss
�� A A frekvenciaszfrekvenciaszáámmalmmal. .
NNééhháányny fafajfafaj dielektromosdielektromos jellemzjellemzııiia a rostokrarostokra mermerıılegesenlegesen
kküüllöönbnböözzıı nedvessnedvesséégigi éértrt éékeknkeknééll (f = 5 MHz, t = 20(f = 5 MHz, t = 20°°°°°°°°C)C)
3,5-9,0üveg
80,6víz
1,0levegı
0,150,220,0510,24,11,7Rezgınyár
0,210,220,049,04,11,9Nyár
0,180,220,047,03,51,7Lucfenyı
0,230,250,0620,07,51,9Vörösfenyı
8030080300
Nedvességtartalom, %Nedvességtartalom, %Fafaj
Veszteségi tényezı (tg δδδδ)Dielektromos állandó
A sA sőőrrőősséég g éés a s a dielektromosdielektromos áállandllandóó kapcsolata kapcsolata kküüllöönbnböözzıı nedvessnedvesséégtartalomgtartalomúú lucfenylucfenyıık esetk esetéénn
A frekvencia A frekvencia éés a s a dielektromosdielektromos áállandllandóó kapcsolata kapcsolata kküüllöönbnböözzıı nedvessnedvesséégtartalmgtartalm úú lucfenylucfenyıık esetk esetéén n
(t=20(t=20°°C)C)
A A dielektromosdielektromos jellemzjellemzıık hk hıımméérsrsééklet klet éés a s a frekvencia ffrekvencia füüggggéése lucfenyse lucfenyıınnéél (u=6,5%)l (u=6,5%)
ElektromosElektromos ((ááttüüttéésisi) ) szilsziláárdsrdsáágg
�� éértrtéékeke egyenlegyenlıı azazááttüüttéésisi feszfeszüültsltséégg ((UUkk) ) ééss a a faanyagfaanyagvastagsvastagsáágg (h) (h) hháányadosnyadosáávalval
h
UE k=
10030-402010
Egyéb anyagok:transzformátor olaj:üveg:bakelit:porcelán:
1,34,73,9u = 9Tölgy
1,45,24,2u = 9Bükk
1,30,5
7,61,2
9,11,4
u = 0u = 33
Nyír
1,450,76
7,21,5
5,91,4
u = 0u = 33
Erdeifenyı:
1,40,9
7,21,3
6,01,4
u = 0u = 33
Lucfenyı:
rosthúrsugár
Elektromos szilárdság, kV/mmFafaj
Piezoelektromos hatPiezoelektromos hatááss
�� JellemzJellemzéésséérere a a dielektromosdielektromosmodulusztmoduluszt(d) (d) hasznhasznááljlj áákk..
�� A piezoelektromos A piezoelektromos moduluszmodulusznnééhháány ny éértrtééke a lucfenyke a lucfenyıınnéél l éés a s a bbüükknkknééll
dF
dQd =
0,037-0,0581,1-2,3
14,230,6
Bükk
0,026-0,0570,8-1,35
16,339,7
Lucfenyı
Piezo modulusz C/NNedvesség, %Fafaj
A faanyag mA faanyag máágnesezhetgnesezhetıısséégege
�� A A faanyagfaanyagdiamdiamáágnesesgneses, a , a csekcsekéélyebblyebbmmáágnesesgnesesttéérerrerııkkelkkelrendelkezrendelkezıı ppóóluslus iriráánynyáábabamozdulmozdulel. el.
�� AA mmáágnesesgnesesszuszceptibilitszuszceptibilitáásasa((SSmm) ) negatnegatíívv elelııjeljelőő. . �� SSmm = A = A mmáágnesezgnesezééss ererıısssséége/mge/máágnesgnesererııttéérr ererıısssséégege�� A A fafa mmáágnesezhetgnesezhetıısséégegecsekcsekéélyly: : SSmm = = --0,2...0,2...--0,5 . 106. 0,5 . 106. �� A A faanyagnfaanyagnááll a a diamdiamáágnesessgnesesséégg a a rostokkalrostokkalppáárhuzamosanrhuzamosan
mutatjamutatjaa a legnagyobblegnagyobbéértrtééketket. .
KK ööszszöönnööm a figyelmet!m a figyelmet!