Kapitulli i Pare-pjesa e Përgjithshme

1` Materialet elektroteknike jan t shumllojshme` Vetit e materialeve elektroteknike:` - Elektrike ( Prqueshmria e rryms elektrike, ndarja e prquesve n

potenciale t ndryshme, etj.)

` - Magnetike (fluksi magnetik etj.)` - Mekanike,` - Termike,` - Teknologjike

Nevojitet nj studim i gjrsishm i materialeve elektroteknike

MATERIALET ELEKTROTEKNIKE 12/4/200812/4 1/2008 112/4/2008 1

2Materialet elektroteknike mund t jen:- Aktive (prqojn rrymn elektrike,bjn kyqjen dhe qkyqjen e

qarqeve elektrike, i ndajn pjest n potenciale t ndryshme, prqojn fluksin magnetik, emitojn elektrone, shndrrojnenergjin elektrike n lloje tjera t energjis dhe anasjelltas, akumulojn energjin, etj.)

- Konstruktive ( bjn lidhjen e materialeve aktive)

- Ndihmse ( ftohjen, lyerjen dhe funksione tjera )

Materialet konstruktive njkohsisht mund tjen edhe materiale aktive ( shfrytzim maksimal tmaterialeve dhe dimensione t vogla t prodhimeve)


3Sipas detyrave primare, materialet elektroteknike ndahen n:

` Materialet prquese,` Materialet gjysmprquese,` Materialet dielektrike,` Materialet magnetike.


4Atomi-Modeli i thjeshtuar-Brthama (nukleusi) -

protone, neutrone dhegrimca tjera (elektricitet pozitiv)

-Mbshtjellsi-elektronet ( elektricitet negativ)Elektronet me elektricitet negativ e neutralizojnveprimin e brthams me elektricitet pozitiv.Pasi q |epr |=|eel |=1.602x10-19 C ,n atomin neutral

numri i protoneve dhe i elektroneve sht i njjt (Z- numri rendor n sistemin periodik t

elementeve) MATERIALET ELEKTROTEKNIKE 12/4/200812/4 4/2008 412/4/2008 4

5MATERIALET ELEKTROTEKNIKE 12/4/200812/4 5/2008 512/4/2008 5

6Sipas Fiziks klasike -atomi n pjesn m t madhe sht i zbrazt.

Sipas Mekaniks kuantike -elektronet paraqesin shprndarje kontinuale t ngarkess

MATERIALET ELEKTROTEKNIKE 12/4/200812/4/ 62008 6

7Pasi q me=9.109x10-31kg sht shum m e vogl se sa mp dhe mn ,(mp =mn =1.6726x10-27kg ) del se e tr masa e atomit sht e koncentruar nbrthamn e atomit (Brthama e prbn 99.98% t mass s atomit ).

Nukleonet (qiftet e protoneve dhe neutroneve) dhe elektronet rrotullohen rreth boshtit t tyre dhe kan moment t sasis s lvizjes

p= Jh/2 , J-numr i tr ose Shuma vektoriale e t gjitha momenteve

elementare-momentin e sasis s lvizjes ose spinin.


8Gjendja e do elektroni n atom karakterizohet me katr numra kuantik:

1. Numri kuantik kryesor n - energjin e atomit, n=1,2,3,

2. Numri kuantik orbital l - momentin orbital tlvizjes s elektronit, l=0,1,2,,(n-1).

3. Numri kuantik magnetik m - momentin magnetik, m=0,1,2,3,,l.

4. Numri kuantik i spinit s - rrotullimin e elektronit rreth boshtit t vet, s=1/2.


9T gjitha elektronet me numr kryesor kuantik tbarabart e prbjn nj shtres (lusp) .

N baz t numrit kuantik kryesor n=1,2,3,. shtresat e elektroneve shnohen me K,L,M,

Elektronet me numr t njjt kuantik n dhe numr t ndryshm kuantik orbital l prbjnnnshtresat (nnluspat) e atomit.

Gjendjet q u prgjigjen vlerave t l=0,1,2,shnohen me s,p,d,f,


10MATERIALET ELEKTROTEKNIKE 12/4/200812/4/2008 1010

12

Numri i mundshm i gjendjes s elektroneve tkarakterizuar me numrat n,l,m sht n2.

Parimi i Paulit: N gjendjen e dhnkuantike t caktuar me ann e tre numrave kuantik nuk mund tgjenden m shum se dy elektrone.Kur merret edhe numri kuantik s, del se n

gjendjen e karakterizuar me katr numrat kuantik mund t ekzistoj vetm nj elektron.

MATERIALET ELEKTROTEKNIKE 12/4/200812/4/200812/4/ 12122008 12

13MATERIALET ELEKTROTEKNIKE 12/4/200812/4/200812/4/ 13132008 13

14

Shprndarja e elektroneve npr shtresa,nnshtresa dhe numri maksimal i elektroneve n atome

MATERIALET ELEKTROTEKNIKE 12/4/200812/4/2008 1414

15

Elektronet s pari i plotsojn nivelet m t ulta energjetike-shtresat dhe nnshtresat (m afr brthams s atomit)


16

Atomi n gjendje t pangacmuar-elektronet kanenergji minimale.

Gjendja e elektroneve n shtresn e jashtme sht labile. Kur atomit i shtohet nj sasi e energjis, kto elektrone mund leht tshkputen- atome t jonizuara.

Elektrone valente-numri i elektroneve nshtresn e fundit q i prcakton veqorit kimike t atomeve(grupin) n sistemin periodik telementeve.


20

` Atomet e elementeve q nuk i kan shtresat e jashtme t mbushura bashkohen me atome tjera nmolekula.

` Atomet e grupeve I,II dhe III kan nga 1,2, respektivisht 3 elektrone valente-leht i lshojnelektronet-jone pozitive( elemente elektropozitive).

` Atomet e grupeve V,VI dhe VII kan nga 5,6,respektivisht 7 elektrone valente-lehtpranojn elektrone-jone negative(elemente elektronegative)

` Atomet e grupit VII-parregullsi rreth plotsimit tdisa shtresave

` Atomet e grupit IV-si ur kalimi ndrmjet grupeve t elementeve elektropozitive dhe elektronegative


21

Modeli elektronik i strukturs s atomit


22

` Me bashkimin e atomeve t elementeve ngrupe m t mdha-formohen materialet.

` Interaksioni ndrmjet molekulave,distanca dhe dendsia e tyre prcakton gjendjen agregate t materialeve.

1. Gjendja agregate e gazt,2. Gjendja agregate e lngt,3. Gjendja agregate e ngurt,

Plazma.Ndrrimi i gjendjes agregate t trupit bhet

nga veprimi i nxehtsis.


23

Gazrat kan aftsi t zgjerohen dhe t prfshijn trhapsirn prreth pa ndikim t jashtm.

Lvizja e molekulave te gazrat sht kaotike.


24

Gjendja e lngt agregate mund t realizohet pr domaterial n temperatur dhe shtypje t caktuar, qoft duke kaluar nga gjendja e gazt-kondensimiose e ngurt-shkrirja.

Trupat e ngurt Trupat e lngt Trupat e gazt


25

` Materialet e ngurta e ruajn:- formn- Vllimin` Materialet e ngurta ndahen n:- Kristale - amorfeTek strukturat kristalore, do atom prbhet nga dypjes:1. Elektronet valente2. Brthama dhe elektronet tjera (Pjesa inerte e atomit).


Pjest inerte jan t shprndara n mnyr t rregullt dhe formojnRrjetin kristalor,elektronet valente bjn lidhjet dhe mundsojnmbajtjen e renditjes ndrmjet tyre.Kur trupi prbhet vetm nga nj kristal-struktur monokristalore.Kur trupi i ngurt prbhet nga nj bashksi shum monokristalesh-struktur polikristalore.Materialet me struktur kristalore-anizotropveqori fizike t ndryshme n drejtime t ndryshme.N rastet tjera-gjendje amorfe e materialit, izotrop. Eksistojn shtat sisteme t rrjetave kristalore me 14 tipe rrjetash kristalore( Brave,1855).


28

Tipet e rrjetave kristalore t sistemit rombik

12/4/2008 28

Te kristalet e paprsosura (joideale):- Paprsosmrit piksore- Paprsosmrit linjore- Paprsosmrit siprfaqsorePaprsosmrit piksore (defektet piksore):a) Defekti i Frenkelit-(disa atome kristalore i lshojn pozitat

themelore dhe marrin pozita t tjera)-vakancat(zbraztirat) dhe atomet intersticiale;

b) Defekti i Schottkit-(zhvendosja e atomeve nga pozita themelore deri te siprfaqja e kristalit)-zmadhimi i vllimit dhe zvoglimi i dendsis t kristalit(masa e kristalit nuk ndryshon);

c) Atomet shtes-(prezenca e atomeve shtes n kristale t pastrta).


31

Shprndarja e atomeve shtes n materialin bazik bhet n dy mnyra,duke formuar:

1. Tretsir t ngurt substitucionale-(nga dy lloj materialesh,atomet e t cilave kan madhsi gati t barabart)

2. Tretsir t ngurt intersticionale-(atomet me dimensione t ndryshme)

1.


32

2.


33

` Tretsirat substitucionale mund t formohen me kusht q t plotsohen kushtet (Rregulla e Hum-Rothery):1. Ndryshimet n dimensione t jen m tvogla se 15%;2. T ken struktur t njjt kristalore;3. Ndryshimet n elektronegativitet t mos jent mdha dhe4. T ken valenc t njjt.

12/4/2008 33

3412/4/2008 34

35

Lidhjet kimike Lidhjet kimike janjan forcat tforcat tcilat i mbajncilat i mbajn atomet satomet s

bashku! bashku!

12/4/2008 35

36

Lidhjet kimikeLidhjet kimike janjan forcat tforcat tcilat i mbajncilat i mbajn atomet satomet s

bashku! bashku!

12/4/2008 36

37

Si realizohen lidhjet Si realizohen lidhjet kimike?kimike?

Atomet lshojn ,pranojn ose i ndajn elektronet me qllim q tarrijn konfiguracionin elektronik stabil t gazrave inerte

N formimin e lidhjeve kimike marrin pjes elektronet valente

12/4/2008 37

38

Lidhjet themelore tLidhjet themelore t atomeve:atomeve:1. Lidhjet jonike ose heteropolare

(bhen ndrmjet dy atomeve t ndryshme,elektropozitive dhe elektronegative)-bashkveprim elektrostatik ndrmjet joneve

2. Lidhjet kovalente ose atomike (e pranishme n molekula dhe trupa t ngurt t prbr nga atome tnjjta;molekula e hidrogjenit, silicit,klorit,sulfurit,selenit, kristalet e diamantit, germaniumit,bashkdyzimet inorganike t grupeve III dhe IV-InSb,GaAs dhe gati t gjitha bashkdyzimet organike)

3. Lidhjet metalike (e shprehur te trupat e ngurt t elementeve t grupit t I,II dhe III)

4. Lidhjet e Van Der Valsit (eksistojn te materialet e ndrtuara me atome neutrale dhe molekula q e kan shtresn e fundit elektronike t plotsuar)


39

Shumica e lidhjeve ndShumica e lidhjeve ndrmjet rmjet atomeve atomeve shtsht diku diku

ndndrmjet!rmjet!

12/4/2008 39

40

Lidhja jonike te a) Molekula e NaCl dhe b) Molekula e MgO

12/4/2008 40

41

Lidhjet jonike ndrtohen nga elementet qdallohen shum pr nga vetit

Metalet e theksuara (majtas n sistemin periodik) dhe jometalet e theksuara ( djathtas n sistemin periodik)

12/4/2008 41

42

Lidhja kovalente te hidrogjeni

Lidhja kovalente te silici

Lidhja kovalente sht lidhje e fort dhestabile dhe intensiteti i saj varet nga shkalla e mbushjes s shtresave elektronike

12/4/2008 42

43

Trupi i ngurt me lidhje metalike

Lidhja metalike mund t ekzistoj vetm nnj bashksi t madhe atomesh

12/4/2008 43

44

Materialet q kan Lidhje t Van Der Valsit jangazrat inerte n gjendje t lngt dhe t ngurt,hidrogjeni,oksigjeni,azoti n gjendje t ngurtdhe shum bashkdyzime organike dhe inorganike,materialet shtresore gjysmprquese, etj.

Varsia e vetive t kristaleve sipas tipit t lidhjes n temperaturT=20C (293K)

12/4/2008 44

45

Varsisht nga niveli energjetik n t cilin gjenden, disa elektrone mund t ken energji tcaktuar.

Zonat energjetike pr: a) Dielektrikt, b) gjysmpruesit dhe c) pruesit

Te materialet izoluese - largsia e madhe ndrmjet zonave energjetike tregon se elektroneve valente duhet tu shtohet energji e madhe pr lirimin e tyre nga lidhjet valente.

Te materialet gjysmpruese zona pruese dhe valente jan relativisht afr njra tjetrs.

Te materialet pruese zona pruese dhe valente pjesrisht prputhen edhe n temperatura t ulta.

12/4/2008 45

46

Materialet elektroteknike ndahen edhe sipas vlers s rezistencs elektrike specifike.

N temperatur t dhoms dhe n kushte tjera normale, rezistenca specifike elektrike sht:- Pr materialet dielektrike 1010 1019 m;- Pr materialet gjysmpruese 10-4 1010 m;- Pr materialet pruese 10-8 10-4 m.Dallimi ndrmjet materialeve- jo vetm n

madhsin e rezistencs elektrike specifike,por edhe n varsin e saj nga temperatura.Te pruesit rritet me rritjen e temperaturs;Te gjysmpruesit dhe dielektrikt zvoglohet.

12/4/2008 46

47

Veorit magnetike t materialeve rezultat i ekzistimitt ndrveprimit t momenteve magnetike t atomeve dheMolekulave, si rezultat i momenteve magnetike orbitale telektroneve dhe momenteve magnetike t spinit telektroneve si dhe momenteve magnetike t brthamave.

Materialet sipas vetive magnetike ndahen n:

Materialet diamagnetike momenti magnetik shtzero, kur nuk eksiston fusha e jashtme magnetike.

Materialet paramagnetike, feromagnetike, antiferomagnetike dhe ferimagnetike momenti magnetik nuk sht zero n munges t fushs sjashtme magnetike.

12/4/2008 47

48

Materialet kan veti t ndryshme si rezultat i mikrodhe makro strukturave t tyre - prshtatshmria e prdorimit t materialeve n elektroteknik.

1. Elektrike2. Magnetike3. Mekanike4. Termike5. Kimike6. Teknologjike

49

Pse jan t rndsishme vetit e materialeve?

Ndryshimi n vetit e materialeve ndrmjet aluminit dhe magnezit ntrheqje

Me veprimin e forcave trheqse Al dhe Mg nuk sillen njsoj nuk vjen deri tekshkputja e mostrs n mnyr t njjt q sht pasoj e strukturs s

brendshme kristalore t tyre

50

- Vetit e materialeve jan me rndsi n mnyr q tdim sjelljen e tyre n praktik( zbatimin, gjat shfrytzimit);

- Jan t rndsishme pr zgjedhjen optimale( selektimin) e materialit( sipas qmimit, mnyrs s prpunimit, sipas kohs s nevojshme pr punimin e prodhimit prfundimtar, sipas hargjimit t energjis,sipas jetgjatsis s prodhimit, etj);

- Q t arrihet kjo si duhet - duhet t dim sa m shum tdhna pr kto materiale;

-Duhet t kuptojm vetit e tyre,d.m.th. Pse jan t tilldhe ka mund t presim nga ato gjat prodhimit dhe zbatimit;

-Q t mund t krkojm materiale t reja, nse materialet eksistuese nuk plotsojn at q ne presim nga to.

51

Nj pjes t madhe t puns s inxhinierit e prbn prpunimi i materialeve dhe prodhimi i produkteve finale

Inxhiniert, me qllim t prodhimit tprodukteve, duhet t njohin mir strukturn e brendshme dhe vetit e materialeve

Me kto njohuri do t jen n gjendje tzgjedhin materialin m t prshtatshm dheteknologjin m t zbatueshme t prpunimit prprodhimin e caktuar

52

Veorit mekanike-prodhimi i produkteve funksionale me fortsi t caktuar,dimensione minimale dhe me shpenzimesa m t voglaDendsia e materies:Te materialet homogjene: ( dendsia nuk ndryshon nga pika n pik )

m-masa e materies, V-vllimi i materies

Pr shkak t pranis s zbraztive(poreve) t dukshmeapo t padukshme n materiale-definohet dendsia e vrtetdhe e dukshme.Dendsia e vrtet: , ku VV sht vllimi i vrtet,

Vd sht vllimi i dukshm dheV0 sht vllimi i zbraztive t fardo lloji

Poroziteti i materialit:

Poroziteti i vrtet p (merren parasysh t gjitha zbraztit dhe poret)Poroziteti i dukshm pd (definohet n baz t zbraztive dhe poreve t dukshme t hapura)Poroziteti i fsheht pf

= =limVmV

dmdV0

= mV

VV d

mV

mV V

= = 0

p VV

V VV

VVd

d V

d

V

d

d

V= = = = 0 1 1

53

Mbushja e materialit: Ndikimi i ngarkesave mekanike:- n zgjatje- n prkulje-n prdredhje etj. Fortsia n trheqje dhe elasticiteti karakteristika tmaterialit lidhur me qndrimin e tij ndaj veprimit tforcave t jashtme, t cilat tentojn tia ndrrojnformn.Deformimi i trupit prcaktohet nga Ligji i Huk-ut: Pasi q sht zgjatja relative dhe sforciminormal do t kemi:Varsia ndrmjet dhe prcakton se a sht trupi i ngurt elastik apo plastik.

m VVd=0

l l FE S

= ll= = F

S

E=

54

Ndrrimi i sforcimit normal me zgjatje pr: a) Metalin elastik, b) metalin plastik dhe c) jometalin

e -kufiri i elasticitetit-deformimet jan elastikev -kufiri i plasticitetit apo i rrjedhjes- deformimet plastikem -vlera m e lart e sforcimit, duke e rritur ngarkesnshkall-shkall nga zero deri sa t kputet materiali02 -kufiri i plasticitetit-zgjatja e materialit pr 0.2%pr -kufiri i proporcionalitetit ndrmjet dhe .

55

Veorit termike-ndikimi i nxehjes si rezultat i humbjeve n aparatet elektroteknike ose si rezultat i vet procesit eksploatues dhe bartjes s energjis elektrike.Temperatura e puns s aparateve duhet t jet sa mlarg temperaturs s shkrirjes dhe avullimit t tyre.Koeficienti linear i zgjerimit termik zmadhimi i njsiss gjatsis kur rritet temperatura e materialit pr njshkall-lidhje mekanike t materialeve t ndryshme.

,

Nxehtsia specifike(kapaciteti specifik termik) e materialit sasia e nxehtsis e cila i ipet mass njsi tmaterialit t caktuar q t nxehet pr nj shkall.

= l

l t0 l l t= 0

CmdQdT

= 1

56

Te trupat e gazt, nxehtsia specifike nukprkufizohet vetm me temperatur , por edheme shtypje.( Nxehtsia specifike e gazit pr shtypjekonstante cp dhe vllim konstant cv koeficienti k ) : ,

R- sht konstanta univerzale e gazraveR= 8.314 J/K

Koeficienti i prqueshmris s nxehtsis -aftsin e materialit pt t pruar nxehtsin:

kccp

V= k m

RvT

=2

1S

dQdT

T= grad

57

Veorit kimike- aftsin e qndrueshmriss materialeve ndaj ndikimeve t jashtme, tretjes n materialet tjera,ndaj ndikimeveatmosferike,etj.Materialet duhet t jen sa m neutrale npikpamje kimike, ndrmjet veti dhe ndajambientit.Veorit teknologjike-mundsia e prpunimitt materialeve:-Aftsia e deformimit t trupit n t ftoht dhet nxeht-Mundsia e formsimit n kallpe, farkimit, kalitjes, trheqjes, saldimit, pikjes etj.

58

Standardizimi formimi me plan i nj sistemi tbazave teknike, t prodhimit, mnyrs dhe mjetevet marrveshjes si dhe t tipizimit t prodhimeve.-Rrit produktivitetin,-Zvoglon shpenzimet,-Shton sigurin dhe kualitetin,-Garanton ndrrimin e pjesve dhe-Zhvillon marrdhniet kooperuese n planin kombtar dhendrkombtar.

Standardi i prmban kto elemente:- T dhnat prshkruese(terminet,kushtet etj)- T dhnat pr formn dhe madhsin(profili,dimensionet,njsit)- T dhnat pr materialin(veorit fizike, kimike,etj)- T dhnat pr udhzime(udhzimet e llogaritjes,provave,etj)-T dhnat pr sigurin(rregullat pr ndrtim, shfrytzim,mbrojtje,etj)

Organizata t rndsishme nga lmia e standardeve:- N nivelin ndrkombtar:- ISO ( International Organisation for Standardisation )

ISO 9899 C programming language

- IEC ( International Electrotechnical Commission )IEC 60063 Preferred number series for resistors and capacitors

- ASTM

59

60

- ITU ( International Telecommunication Union )ITU- T Recommendations Series Z- Programming languages

- IEEE ( Institute of Electrical and Electronics Engineers )IEEE 802

N nivelin europian- ETSI ( European Telecommunications Standards Institute)

GSM,UMTS,DECT ETSI EN 300 175-4-vl.4.2-1999-0

- CEN ( European Committee for Standardisation )CEN EN 1709:2004

12/4/2008 MATERIALET ELEKTROTEKNIKE 60

- CENELEC (Comit Europen de Normalisa-tion Electrotechnique )

N nivelin amerikan- ANSIN nivelin nacional- DIN ( Deutsches Institut fr Normung )- VDE ( Verband Deutscher Elektrotechniker, Verband der Elektrotechnik

Elektronik Informationstechnik )

- GOST

- BSI12/4/2008 MATERIALET ELEKTROTEKNIKE 6161

62

Kushtet e prdorimit t materialeve elektroteknike:- t brendshme (mundsojn zhvillimin e proceseve t nevojshme prfunksionimin e aparatit)

- kushtet elektrike,- kushtet mekanike,- kushtet magnetike,- kushtet termike .

- t jashtme: - temperatura e ambientit,-lagshtia atmosferike,- faktori biologjik,- shklqimi i diellit,- faktori gjeografik,- njelmsia e ajrit,- ndikimi i errave,- ndotja atmosferike, etj.

63

Frekuenca e shkarkimeve n funksion t tensionit t transmetimit pr aparate q punojn nzona me ndotje industriale

Skema parimore e shqyrtimit t izolimit me tension alternativ me frekuenc 50 Hz

65

PYETJETPYETJET

NdihuniNdihuni tt lirlir tt shfrytshfrytzonizonidisadisa minutaminuta tt bbnini pyetjepyetje..

12/4/2008 MATERIALET ELEKTROTEKNIKE 6512/4/200812/4/ 652008 65

Documents

Kapitulli i Pare-pjesa e Përgjithshme