Опорный конспект темы «проводниковые материалы с большим удельным сопротивлением»

Эта группа проводниковых материалов представ­ляет собой сплавы металлов, обладающих большим удельным сопротивлением и малым значением темпера­турного коэффициента удельного сопротивления. Это позволяет создавать из этих сплавов термостабильные резисторы и другие изделия, электрическое сопротивле­ние которых практически не зависит от температуры.

Перечисленными свойствами обладают сплавы, пред­ставляющие собой твердые растворы металлов с неупо­рядоченной структурой. Основные представители этой группы проводниковых материалов — сплавы меди с ни­келем, известные под названием манганин и константан.

Манганин — сплав 84—86% меди, 2—3% никеля и 12—13% марганца*. Цвет манганина — светло-оранжевый, плотность 8400 кг/м³, температура плавления 960°С; ТКЛР=18-10^-6 1/°С.

Основные характеристики мягких изделий из манга­нина: = (45—55)10³ Н/м²; =10—25%; = 0,42-0,47 Ом·мм²/м; твердых изделий = (55—58)10³ Н/м²;

= 5—9%, =0,47— 0,5 Ом·мм²/м; ТКр = (2—6) 10^-51/°С. Для увеличения удельного электрического сопротивления до 1,5—2 Ом·мм²/м в состав манганина вводят повышен­ные количества марганца (60—67%) и никеля (16—30%) за счет уменьшения содержания меди.

Достоинством манганиновых изделий является то, что их электрическое сопротивление очень мало зависит от температуры. Другое их достоинство — весьма малая термо-э. д. с. в контакте с медью (0,9—1 мкВ/°С).

Для стабилизации электрических характеристик ман­ганиновых изделий их подвергают тепловой обработке в вакууме при 400° С и последующей длительной вы­держке при комнатной температуре. В результате такой обработки повышается однородность сплава и стабили­зируются его свойства. Наибольшая допустимая темпе­ратура для изделий из стабилизированных сортов ман­ганина 200° С, из нестабилизированных 60—80° С. При превышении этих температур в манганиновых изделиях происходит необратимое изменение свойств.

Из манганина изготовляют мягкие и твердотянутые проволоки диаметром 0,02—6 мм и ленты толщиной до 0,08 мм и шириной до 270 мм. Кроме того, выступают манганиновые обмоточные провода с эмалевой изоляцией, с изоляцией из натурального шелка, а также изолиро­ванные эмалью и одним слоем натурального шелка. Манганиновые изделия применяют при производстве резисторов и потенциометров высокого класса.

Константан — сплав 58—60% меди, 32—40% никеля и 1—2% марганца. Цвет константана — серебристо-жел­тый, плотность 8900 кг/м³; температура плавления 1260° С, ТКЛР=14·10^-6 1/ .

Основные характеристики константановых изделий (проволоки); мягкой (отожженой): = (40—50)·10³ Н/м²; е_р = 40—50%; р=0,45—0,48 Ом·мм²/м; твердотянутой = (65—72)·10³ Н/м²; e_р = 2—5%; =0,46—0,52 Ом·мм²/м. Температурный коэффициент удельного сопротивления у изделий из константана: (0—2) ·10^-5 1/°С, т. е. у мно­гих составов константана электрическое сопротивление не изменяется с изменением его температуры.

Из константана изготовляют мягкие и твердые изде­лия: проволоку диаметром от 0,03 до 5 мм и ленту тол­щиной до 0,1 мм. Изолированная константановая про­волока в паре с медной применяется для изготовления термопар. Константановые изделия (проволока, ленты) могут использоваться при температурах не выше 450° С.