3、一热机部件由氮化硅制成，热导率λ为18.4W·m-1·K-1，最大厚度rm=0.12m，表面热传导系数h1为500J/（m2·s·K），假定形状因子S=1，请估算能承受热冲击的最大允许温差ΔTmax。Si3N4有关参数为：ɑ=275×10-6/K；E=379GPa；σf=345MPa；μ=0.25。
解：Si3N4陶瓷能承受的热冲击的最大允许温差：
?Tmax?根据题中有关数据即可得：
S??f(1??)E?f?1
0.31rmh?Tmax?1?18.4?345?(1?0.25)?2.46K 3?6379?10?275?10?0.31?0.12?500
一、概念题
1.电畴：晶体中存在一些不同方向的自发极化区域(domain).在铁电体中，固有电极矩在一定的子区域内取向相同这些区域就称为电畴。（取向相同的固有电偶极矩）电畴的排列方式分为180度电畴（反平行）和90度电畴。因而不加电场时，整个晶体总电矩为零。 2.畴壁：两畴之间的界壁称为畴壁。
3.马基申等人把固溶体电阻率看成由金属基本电阻率ρ(T)和残余电阻ρ残组成。 即ρ＝ρ（T）＋ρ残 称为马基申定律。根据马基申定律，在高温时金属的电阻率基本上取决于ρ(T) ，而在低温时取决于ρ残。既然ρ残是电子在杂质和缺陷上的散射引起的，那么ρ残的大小就可以用来评定金属的电学纯度。
4.导体：可在电场作用流动自由电荷的物体，能传导电流的元件 5.绝缘体：不善于传导电流的物质
6.半导体：电阻率介于金属和绝缘体之间并且有负的电阻温度系数的材料 7.压电体：能产生压电效应的晶体材
8. 电介质的击穿，当施加在电介质上的电压增大到一定值时，使电介质失去绝缘性的现象称为击穿(breakdown)。击穿形式：1）电击穿， 是一电过程，仅有电子参与； 2）热击穿；3）化学击穿
9.介质损耗：.电介质在电场作用下，单位时间内因发热而消耗的能量称电介质的损耗功率。 介质损耗形式： 1）电导（或漏导）损耗，实际使用的电介质都不是理想的绝缘体，都或多或少地存在一些弱联系带电离子或空穴，在E 作用下产生漏导电流，发热，产生损耗。2）极化损耗
10．超导体：材料失去电阻的状态称为超导态，存在电阻的状态称为正常态，具有超导态的材料称为超导体。
11．接触电性：两种不同的材料接触，由于它们可以有不同的相、不同的晶体结构、电子结构，所以在它们的交界面上不可避免地要发生载流子的某种行为，由此而引起两种材料单独存在时所没有的新的电学效应，称为接触电性。
12、热电效应：电位差、温度差、电流、热流之间存在着的交叉联系构成了热点效应。 第一个热电效应——塞贝克效应：两种下同的导体组成一个闭合回路时，若在两接头处存在温度差，则回路中将有电势及电流产生，这种现象称为塞贝克效 第二个热电效应——玻尔贴效应：当有电流通过两个不同导体组成的回路时，除产生焦耳热外，在两接头处还分别出现吸收或放出热量Q的现象， Q称为玻尔帖热，此现象称为玻尔帖效应，
第三个热电效应——汤姆逊效应：当电流通过具有一定温度梯度的导体时，除产生焦耳热外，
另有一横向热流流入或流出导体（即吸热或放热），此种热电现象称为汤姆逊效应。 13、热释电效应：在某些绝缘物中，由于温度变化而引起电极化状态改变的现象。 14、磁畴：未加磁场时铁磁质内部已经磁化到饱和状态的若干个小区域。
15、磁致伸缩材料：铁磁体在磁场中磁化时，其尺寸或体积发生变化的现象称为磁致伸缩效应。具有磁致伸缩效应的材料称为磁致伸缩材料。
16、磁电阻效应：磁场对载流导体或半导体中的载流子起作用致使电阻值发生变化的现象 17、磁矫顽力：反磁化过程中，当反向磁畴扩大到同正向磁畴大小相相等时，它们的磁化对外对外部的效果相互抵消，有效磁化强度为零，这时的磁场强度称为磁矫顽力。
18、磁化率：即单位外磁场强度下材料的磁化强度。它的大小反映了物质磁化的难易程度，是材料的一个重要的磁参数。
19、磁导率:反应磁感应强度随外磁场的变化速率，单位与 相同，为亨/米 。其大小与磁介质和随外加磁场强度有关。
20、磁晶的各向异性：在单晶体的不同晶向上，磁性能不同的性质。
21、磁弹性能：当铁磁体存在应力时，磁致伸缩要与应力相互作用，与此有关的能量。
22、退磁能：：铁磁体与自身退磁场的相互作用能称为退磁场能。
（磁化饱和后，慢慢减少H，则M亦减小，此过程为退磁。）
23、光电效应：是指光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。（百度的）
24、一般吸收：在光学材料中，石英对所有可见光几乎都透明的，在紫外波段也有很好的透光性能，且吸收系数不变，这种现象为一般吸收。
25.选择吸收：在光学材料中，石英对于波长范围为3.5—5.0μm的红外光却是不透明的，且吸收系数随波长剧烈变化，这种现象为选择吸收。
26．折射率的色散：材料的折射率随入射光的频率的减小而减小，这种现象称为折射率的色散。
27.光生伏特效应：是指半导体在受到光照射时产生电动势的现象。（百度的）
28光的非弹性散射：当光通过介质时，从侧向接受到的散射光主要是波长（或频率）不发生变化的瑞利散射光，属于弹性散射。当使用高灵敏度和高分辨率的光谱仪，可以发现散射光中还有其它光谱成分，它们在频率坐标上对称地分布在弹性散射光的低频和高频侧，强度一般比弹性散射微弱得多。这些频率发生改变的光散射是入射光子与介质发生非弹性碰撞的结果，称为非弹性散射。 29发射光谱：发射光强 ? 发射光波长
指在一定的激发条件下发射光强按波长的分布。 其形状与材料的能量结构有关。
反映材料中从高能级始发的向下跃迁过程。
激发光谱：发光强度 ? 激发光波长
指材料发射某一特定谱线（或谱带）的发光强度随激发光的波长而变化的曲线
能够引起材料发光的激发波长也一定是材料可以吸收的波长，但激发光谱≠吸收光谱（因为有的材料吸收光后不一定会发射光，把吸收的光能转化为热能而耗散掉对发光没有贡献的吸收是不会在激发光谱上反映的）。
反映材料中从基态始发的向上跃迁过程。
30．发光寿命：发光寿命指发光体在激发停止之后持续发光时间的长短。 31. 发光效率：
量子效率ηq：
指发射光子数nout与吸收光子数（或输入的电子数） nin之比。
功率效率ηp：
表示发光功率Pout与吸收光功率（或输入的电功率）Pin之比。
光度效率ηl：
表示发射的光通量L与输入的光功率（或电功率）Pin之比。
32.受激辐射：对于物质中处于高能级上的原子，如果在它发生自发辐射以前，受到
频率的外来光子的作用，就有可能在外来光子的影响下，发射出一个同样的光子，而由高能级跃迁到低能级上。这种辐射不同于自发辐射，称为受激辐射。（百度的）
33.热阻：是材料对热传导的阻隔能力。
34.杜隆-柏替定律：元素的热容定律（杜隆－珀替定律）：
恒压下，元素的摩尔热容为25J/(K?mol)，轻元素例外。
35.热膨胀：物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀。
36.魏得曼-弗兰兹定律：在室温下许多金属的热导率与电导率之比几乎相同，而不随金属的不同而改变。 37.材料的热稳定性：热稳定性是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力，又称为抗热震性。
38.因瓦效应：材料在一定温度范围内所产生的膨胀系数值低于正常规律的膨胀系数值的现象。
二．简答题：
（1）电介质电导的概念，详细类别，来源
答：并不是所有的电介质都是理想的绝缘体，在外电场作用下，介质中都会有一个很小的电流。称为泄露电流。
导电方式有：电子与空穴（电子电导）；可移动的正负离子和离子空位。对于离子电导，必须需要指出的是：在较低场强下，存在离子电导；在高场强下，呈现电子电导。 晶体的离子电导分为两类：一类是源于晶体点阵中基本离子的运动，称为离子固有电导或本征电导，这种电导是热缺陷形成的，即是由离子自身随着热运动的加剧而离开晶格点阵形成。另一类是源于结合力较弱的杂质离子的运动造成的，称为杂质电导 （2）硬磁材料与软磁材料各自的特点与区别
答：软磁材料：磁滞回线瘦长，易于磁化，也易于退磁，μ高、 Ms高、 Hc小、 Mr低
硬磁（永磁）材料：磁滞回线短粗，磁化后不易退磁，μ低、 Hc与 Mr高
（3）请简要回答热电性的三个基本热电效应
答：第一个热电效应——塞贝克效应：两种下同的导体组成一个闭合回路时，若在两接头处存在温度差，则回路中将有电势及电流产生，这种现象称为塞贝克效应。
第二个热电效应——玻尔贴效应：当有电流通过两个不同导体组成的回路时，除产生焦耳热外，在两接头处还分别出现吸收或放出热量Q的现象， Q称为玻尔帖热，此现象称为玻尔帖效应。
第三个热电效应——汤姆逊效应：当电流通过具有一定温度梯度的导体时，除产生焦耳热外，另有一横向热流流入或流出导体（即吸热或放热），此种热电现象称为汤姆逊效应。
（4）电滞回线的各个物理量的名称及物理意义 答：
P：电极化强度
Pr：剩余电极化强度 Ps：饱和电极化强度 E： 外电场强度 Eo：矫顽电场强度
（5）磁滞回线的各个物理量的名称及物理意义 答：
CD段：退磁曲线
MS：饱和磁化强度 BS：饱和磁感强度 Mr：剩余磁化强度 Br：剩余磁感强度 HC：矫顽力
Hs: 饱和外加磁场强度
Hr: 剩余磁场强度
（6）请基于磁化率大小给物质磁性分类，并说明各类的物质磁化难易程度 答：
χ称为物质的磁化率, 它的大小反映了物质磁化
的难易程度
1)抗磁性材料：χ为甚小负常数 2)反铁磁性材料：χ是甚小的正常数 3)顺磁磁性材料：χ为正常数
4）亚铁磁性材料：类似铁磁体，但χ值没有铁磁体大 5）铁磁性材料：χ为很大的正常数
7) 简要回答物质磁性的本源
答: 任何物质由原子组成，原子又有带正电的原子核（核子）和带负电的电子构成。核子和电子本身都在做自旋运动，电子又沿一定轨道绕核子做循规运动。它们的这些运动形成闭合电流，从而产生磁矩。材料磁性的本源是：材料内部电子的循规运动和自旋运动。
8) 为什么自发磁化要分很多磁畴。
答;从能量的观点，这种磁畴的形成是能量最小原则的必然结果，形成磁畴是为了降低系统的能量。由于交换作用力图使整个晶体自发磁化至饱和，磁化显然沿晶体的易磁化方向，这样才能使交换能和慈晶能都处于最小值。但是晶体都有一定的形状和尺寸，整个晶体均匀磁化的结果必然产生磁极，有磁极急必然产生退磁能，从而给系统增加了退磁能，退磁能将要破坏已经形成的自发磁化。这两个矛盾的相互作用结果将使大磁畴分割为小磁畴
9) 正常情况下，为什么半导体的电阻率随温度的升高而降低。
答：正常情况下，为什么半导体的电阻率随温度的升高而降低。自由电子
，由公式知，自由电子与温度近似成正比， 故温度升高，自由电子增大，所以半导体的电阻率随温度的升高而降低。
10.金属电阻随温度升高而升高原因：
金属材料随温度升高，离子热振动的振幅增大，电子就愈易受到散射，可认为μ与温度成正比，则ρ也与温度成正比 11.影响金属导电性的因素
主要因素：温度，受力情况，冷加工，晶体缺陷，热处理，几何尺寸效应，电阻率各向异性。 12.当形成化合物时，合金的导电性变化激烈，其电阻率要比各组元的电阻率高很多。
原因在于原子键合的方式发生了变化，其中至少一部分由金属键变为共价键获离子键，使导电电子减少。若两组元给出的价电子的能力相同（即两个组元的电离势几乎没差别），则所形成化合物的电阻值就低，若两个组元的电离势相差较大，即一组元的给出