电工学大作业

电工学知识与材料学科的联系

李震辉1，王秋霞1，张鹏香2

1.哈尔滨工业大学化工学院高分子系，哈尔滨 150080；

2.哈尔滨工业大学化工学院化学工程与工艺系，哈尔滨 150080

摘要:为了了解电工学知识与材料学科之间有什么联系，我们通过翻阅书本和上网查找资料等方法更深入的研究了电工学与材料学之间的相互应用，发现电工学与材料学之间有着密不可分的联系。

关键词:电工学；材料学；应用

a connection between electrotechnician and material science

Abstract: In order to what is the connection between the electrotechnician and materials science, we further studied the interaction between the application of electrical engineering and materials science by reading books and searching for information on the Internet and other methods, finilly, we found there is a close relation between the electrical engineering and materials science.

Key words: Electrotechnician; Materials science; Application

这学期，我们将要学习电工学这门课程，通过对这门课程的初步了解，我们大致明白了该课程的目的是为了让同学们获得电工学的基本知识，受到基本技能训练，提高实际实验操作能力，了解电工技术、电子技术发展概况，为学习后续课程和专业知识以及毕业后从事工程技术工作和科研工作打下一定的电工技术理论和实践基础。

在当今世界，科技发展日新月异，电工学作为一门应用极为广泛的学科，更使得到了极大的发展。它日渐渗透于其他学科之中，为我国的生产力发展和国民经济增长做出了卓越贡献。这种情况并不仅仅局限于国内，在世界范围内，电工学作为人类能源的保障，占据了所有学科中最重要的地位。而我们所学的化工学科便是其中之一。

材料科学在电工学中的应用：

1911年,荷兰科学家Onnes发现纯的水银样品在4.2K附近电阻突然消失,接着又发现了其他一些金属也有这样的现象,这一发现开辟了一个崭新的超导物理领域。

1986年4月,设在瑞士苏黎世的IBM实验室的学者J.G.Bednorz和K.A.Muller发现了La2Ba2Cu2O高Tc氧化物超导体(Tc=34K),以后的几年,人们相继发现了多种高温超导材料,其中包括铋系、钇系、铊系、汞系等高温超导体系。

1987年2月21日,中国科学院物理所发现了起始转变温度为100K的超导体,并首次公布了其成分。

2001年3月1日的NATURE周刊报道，日本发现了具有体超导电性、临界温度为39K的超导体。在目前几个比较重要的超导体系中,铋系超导带材被认为是最有应用前途的超导材料之一，包括Bi2212(Tc=85K)和Bi2223(Tc=110K)两种超导材料。

近些年来,Bi2223超导材料的制备工艺取得了重要进展,世界上不少厂家均能生产出工程电流密度为10kA/cm2以上的千米级高温超导长带给超导材料实际应用带来新的曙光,一大批超导应用项目应运而生,高温超导应用的研发已遍布了所有低温超导应用领域。

第二代涂层超导体YBCO的研究和开发也正处于迅速发展之中,并且已研究出了载流量达商业水平的第一根原型电力电缆。对于高温超导材料的实用化,还有许多技术难题等待解决。这些因素都是制约着超导材料取代常规导体,进入实用化的关键。大规模应用的超导体可制成圆线或型线,其中单根或多根超导细丝被包在基体中,基体的材料通常由金属组成,如

铜或银，其目的是为了防止磁通跳跃和热失超。

这种超导线必须具有足够的强度以承受导体制造、线圈绕制、成缆、冷却时的热应力和运行的电磁应力。它们必须有承载直流或交流工作电流的能力,工作电流常常可达几百安培,成缆后甚至可承载几千安培。在退化以前的最小临界抗拉应力应在100N或更高的范围，最小拉、压和弯曲应变必须是千分之几。在磁通密度为0.1～25T范围的外加磁场下，工程(总的横截面)电流密度Je在磁场中必须达到104～105A/cm2。

总之,高温超导材料的不断发展为超导技术在电力系统中的应用创造了有利的条件。美国、日本、韩国以及欧洲一些主要工业国家都以极大的热情,投入了大量资金,积极开展超导技术在电力系统中的应用研究工作,并且已在超导电力设备的实用化方面取得了相当大的成果。

电工学在材料科学中的应用：

电解是使电流通过电解质溶液（或者是熔融的电解质）

而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。

（上图是电解CuCl2溶液的装置。通电后发生反应：CuCl2=（电解）Cu + Cl2 阳极：2Clˉ―2e→Cl2

阴极：Cu2﹢+2e→ Cu↓）电解过程中的能量转化（装置特点）一定不参与反应不一定惰性电极阳极：不一定参与反应也不一定是惰性电极

氯碱工业

氯碱工业（电解饱和食盐水）制取氯气、氢气、烧碱。

饱和食盐水溶液中存在Na+和Cl－以及水电离产生的H+和OH－。

其中氧化性H+>Na+，还原性Cl－>OH－。所以H+和Cl－先放电（即发生还原或氧化反应）。

阴极：2H++2e－=H2↑（还原反应）

阳极：2Cl－-2e－=Cl2↑ （氧化反应）

总反应的化学方程式：2NaCl+2H2O=（等号上为通电）2NaOH+H2↑+Cl2↑

用离子方程式表示：2Cl－+2H2O=（等号上为通电）2OH－+H2↑+Cl2↑。

电镀应用

电镀：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或者合金的过程

条件：①镀件做阴极②镀层金属做阳极③电镀液中含镀层金属离子

电镀时，把待镀的金属制品（即镀件）作阴极，镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子