13. Криопроводники.

Криопроводники — такие проводники, которые при температуре меньшей, чем 77 К (температура испарения жидкого азота), обнаруживают резкое изменение удельного электрического сопротивления на три – четыре порядка относительно ρ при нормальных условиях, а также демонстрируют слабую зависимость сопротивления от температуры Криопроводники — термоотожженные проводники с минимальным содержанием примесей. Только при этом можно достичь у проводника высокой электропроводности.

Из данных, представленных на рис. 5.14, можно сделать вывод о том, что, если в распоряжении имеется жидкий гелий, то целесообразно применять алюминий. В том случае, если по экономическим причинам используют жидкий азот, то следует применять бериллий, так как при температуре меньше 77,4 К удельное сопротивление бериллия более слабо по сравнению с алюминием зависит от температуры. Криопроводники (ρ < 10^-8 Ом·м при Т < 80 К) применяются в электрических машинах при температуре меньшей, чем 80 К.

13. Полимерные диэлектрики. Строение макромолекул. Степень полимеризации. Простейшие полимеры

Органические диэлектрики – различные соединения углерода, среди них: углеводороды (С + Н), окисленные производные углеводородов (С + Н + О), азотистые соединения (С + Н + N), хлорированные соединения (С + Н + Cl) Высокомолекулярные соединения или полимерные вещества отличаются строением, сформированным длинными цепными молекулами (макромолекулами), состоящими из n раз повторяющихся элементарных звеньев (мономеров). Мономеры вдоль цепи соединены ковалентными связями. . Количество звеньев в цепи (n) – степень полимеризации (СП).Если n = 2 – димер, n = 3 – тример, n велико – полимер. Часто макромолекулу условно представляют, как систему бусин (сегментов жесткости), нанизанных на нить, при этом каждая бусина имеет форму эллипса, чтобы условно отразить возможную несимметричность звеньев. Любая молекула, включая макромолекулу, имеет химическое строение, которому соответствует определенное расположение атомов в пространстве, называемое конфигурацией. Полимерная молекула может иметь различную форму, например, линейную, разветвленную или пространственную (сшитую). Существует 2 основные химические реакции образования полимеров: полимеризация и поликонденсация. Полимеризацией называется образование полимера из мономера без изменения элементного состава и без выделения низкомолекулярных побочных продуктов. К числу веществ, получаемых по реакции полимеризации, относятся полистирол, поливинилхлорид, полиизобутилен, полиметилметакрилат. Высокомолекулярные соединения могут быть получены также путем реакции поликонденсации, связанной с перегруппировкой атомов и с выделением воды или других низкомолекулярных веществ. В этом случае полимер образуется из нескольких мономеров и в результате реакции поликонденсации элементный состав полимера отличается от элементного состава мономерной молекулы. Полимеры, получен. путем поликонденсации, как правило, обл. пониженными электрическими свойствами по сравнению с материалами, полученными по реакции полимеризации. Полиэтилен получают путем полимеризации газа этилена при повышенном давлении и температуре. ПЭ находит применение в качестве изоляции радиочастотных кабелей. Для изоляции высоковольтных кабелей используется сшитый полиэтилен (СПЭ). Полипропилен (ПП) получают в процессе ионной полимеризации с использованием комплексных катализаторов. Полипропиленовые пленки из изотактического ПП получили наибольшее распространение для электрических конденсаторов, включая конденсаторы промышленной частоты с фольговыми обкладками, металлопленочные и импульсные конденсаторы. К натуральным полимерам относятся материалы на основе целлюлозы. Элементарное звено целлюлозы: [C₆H₁₀O₅]_n. Целлюлозные диэлектрики: бумага и картон — старейшие, но до сих пор используемые в изоляции трансформаторов, в некоторых видов кабелей и конденсаторов. Относительная диэлектрическая проницаемость целлюлозы равна 6,6. Так как бумага имеет сквозные включения по воздуху, то всегда используется в пропитанном состоянии. Значения ε и tgδ бумажной изоляции зависят от характеристик пропиточного состава. Целлюлозный диэлектрик единственный из полимерных материалов, который при нагревании разрушается, предварительно не размягчаясь. Электрические характеристики этого диэлектрика не меняются вплоть до физического разрушения. Бумага — материал, который в сухом состоянии устойчив к воздействию электрического поля. Серьезными недостатками бумаги являются высокая гигроскопичность и низкая нагревостойкость.