3. Строение и основные свойства полимеров.

Реакции образования полимеров. Подавляющее большинство орга­нических материалов, используемых для изготовления электричес­кой изоляции, относится к группе полимеров. Полимерами называют высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из боль­шого числа структурно повторяющихся звеньев — мономеров.

Помимо реакции полимеризации могут быть более сложные случаи образования высокомолекулярного соединения. Такова, например, поликонденсация — реакция, связанная с перегруппировкой атомов полимеров и выделением из сферы реакции воды или других низкомоле­кулярных веществ.

Линейные и пространственные полимеры. В зависимости от про­странственной структуры макромолекул полимеры делят на два ос­новных типа — линейные и пространственные. В линейных полимерах макромолекулы представляют собой цепочечные последовательности повторяющихся звеньев. В пространственных полимерах макромолекулы связаны в об­щую сетку, что приводит к неограниченному возрастанию молекуляр­ной массы, которая характеризует уже не отдельную макромолекулу, а некоторую область полимера. Между свойствами линейных и пространственных полимеров имеются существенные различия.

Выделяют три физических состояния: 1.Стеклообразное состояние Материал в этом состоянии обладает хрупкостью и при весьма больших механических напряжениях он лишь незначительно деформируется перед разрушением. 2. Высокоэластичное состояние. В этом состоянии материалы при сравнительно небольших механических напряжениях обладают весь­ма большой упругой деформацией. 3. Вязкотекучее состояние. Материал в этом состоянии под влия­нием небольших усилий проявляет необратимую пластическую дефор­мацию, что может быть использовано для его технологической обра­ботки.

Электрические свойства. Строение макромолекул во многом опре­деляет электрические свойства полимеров. Все химические связи угле­рода с другими элементами в той или иной степени полярны из-за различия электроотрицательностей атомов, участвующих в связи. Суммарный дипольнын момент молекулы определяется векторной сум­мой дипольных моментов отдельных связей. Если молекула имеет сим­метричное строение, то дипольные моменты отдельных связей могут уравновешивать друг друга, благодаря чему сумарный днпольный момент равен нулю.

Билет 5.

1. Совместимость металлов. Контактные явления и термоэлектродвижущая сила.

При соприкосновении двух различных металлов между ними возни­кает контактная разность потенциалов. Это явление открыл итальянс­кий физик А. Вольта в 1797 г. Согласно квантовой теории, основной причиной появления разности потенциалов на контакте является раз­личная энергия Ферми у сопрягаемых металлов.

Таким образом, внутренняя контактная разность потенциалов оп­ределяется как разность энергий Ферми, отсчитываемых от дна зоны проводимости, для изолированных металлов А и В. Термоэлемент, составленный из двух различных проводников, об­разующих замкнутую цепь, называют термопарой (рис. 2.14).

При различной температуре контактов в замкнутой цепи возникает ток, называемый термоэлектрическим. Если цепь разорвать в произвольном месте, то на концах разомкнутой цепи появится разность потенциалов, называемая термоэлектродвижущей силой. По имени первооткрывате­ля это явление получило название эффекта Зеебека. Как показывает опыт, в относительно небольшом температурном интервале термо-э. д. с. пропорциональна разности температур контактов (спаев): Здесь коэффициент пропорциональности называют относительной дифференциальной или удельной термо-э. д. с. Значение зависит от природы соприкасающихся проводников и температуры. Термо-э.д.с. в контуре складывается из трех составляющих. Первая из них обусловлена температурной зависимостью контактной разности по­тенциалов. Вторая составляющая термо-э. д. с. обусловлена диффузией носи­телей заряда от горячих спаев к холодным. Третья составляющая термо-э. д. с. возникает в контуре вследствие увлечения электронов квантами тепловой энергии (фотонами). Их поток также распространяется к холодному концу. Все составляющие термо-э. д. с. определяются небольшой концентрацией электронов, расположенных на энергетических уровнях, близких к уровню Ферми, и отстоящих от него на величину порядка kТ. Поэтому удельная термо-э. д. с. для металлов оказывается очень небольшой. Металлические термопары широко используются для точного из­мерения температуры. В процессе измерений необходимо стабилизиро­вать температуру одного из спаев.

В реальных условиях полностью исключить перепады температуры практически невозможно. Поэтому в электрических цепях могут воз­никать паразитные термо-э. д. с. Для уменьшения их влияния в цепях электроизмерительных приборов следует подбирать контактирующие материалы с малыми значениями