Андрей Смирнов
Время чтения: ~20 мин.
Просмотров: 0

Манганин

Свойства манганина

Основные свойства манганин приобретает во время термообработки. Изначально сплав не подвержен внутренней деформации. По этой причине его кристаллическая решетка с течением времени практически не изменяется.

На механические, химические и физические параметры металла влияет его химический состав. Для этого материала характерно высокое процентное содержание меди (84%). Также в нем присутствует большое количество различных смесей из марганца (12%) и никеля (4%). При таком соотношении веществ металл становится наиболее термостойким. Температура плавления сплава составляет 960 °C. В данном случае сопротивление изменяется на 0,05% в год. Многие производители при изготовлении сплава, вместо никеля, добавляют в него кобальт. Это позволяет уменьшить стоимость материала без изменения его основных характеристик. Если вместо меди использовать серебро, то металл приобретет белый окрас. При этом его химические свойства сохранятся.

В отличие от остальных термостойких сплавов, манганин обладает низкой термической ЭДС (0,9 мВ — 1 мВ/°C). Но он уступает по показателям удельного сопротивления и предельной рабочей температуры. Сравнительная характеристика термостойких сплавов представлена в следующей таблице:

Сравнительная таблица сплавов
Наименование материалаУдельное сопротивление, Ом/мТермическая ЭДС, мВ/°CМаксимальная рабочая температура, °CТемпература плавления, °C
Манганин4502100 – 200960
Константан48050450 – 5001260
Нихром100011010001100

Манганин отличается от константана и нихрома следующими свойствами:

  • низкая устойчивость к коррозии в атмосфере с повышенным содержанием кислот из аммиака;
  • высокая чувствительность к влажности воздуха;
  • устойчивость к физическим деформациям с течением времени.

Технология производства данного прецизионного материала была разработана в 1889 г. на территории Германии. В России он производится в соответствии с ГОСТ 492-2006.

ГОСТ 492-2006 Никель, сплавы никелевые и медно-никелевые, обрабатываемые давлением

1 файл   467.66 KB

Металл производится в виде пластин, листов, полос и проволочных механизмов небольшого размера. Для получения этого материала используют хлористые слои железа и марганца. Полученный раствор промывается, высушивается и нагревается. После этого вещество сплавляется с медью в магнезиальных тиглях или электрических печах

При производстве важно, чтобы в него не попали частицы углерода, снижающие величину сопротивления манганина

История

Единого мнения у историков науки о первооткрывателе сплава не существует.

В англоязычной литературе сообщается, что манганин впервые был получен американским изобретателем Эдвардом Вестоном, обнаружившим отрицательный ТКС изобретённого в Германии сплава под названием константан. И на основе этого изучения изобрёл манганин. На химический состав и как на материал для резисторов точных электроизмерительных приборов, сопротивление резисторов которых почти не зависит от температуры, изобретатель получил патент в 1888 г. В патенте описан сплав, содержащий 70 % меди и 30 % марганца (который для снижения стоимости предлагается заменить ферромарганцем). Изобретатель назвал его «Сплав № 3», но германские производители, у которых он разместил заказ на производство проволоки из нового материала, дали ему собственное наименование «Манганин» под которым он получил широкую известность.

В немецкоязычной и отечественной литературе господствует утверждение о приоритете в изобретении сплава германских учёных и производителей. По этой версии манганин был получен в 1889 или в 1892 году сотрудниками Имперского физико-технического института (нем.)русск. Карлом Фойзнером (нем.)русск. и Стефаном Линдеком (нем.)русск. проводивших исследования в сотрудничестве с компанией Isabellenhütte Heusler. Права на торговую марку MANGANIN были переданы Isabellenhütte Heusler. В некоторых источниках указывается, что Фойзнер и Линдек опирались в своей работе на результаты Вестона, но во многих источниках подобные упоминания отсутствуют.

Применение

Широко применяется в измерительной технике для изготовления добавочных резисторов и шунтов (в составе электроизмерительных приборов или виде самостоятельных изделий). Из манганина изготавливают меры электрического сопротивления — например, магазины сопротивлений.

Существенное преимущество манганина в этих применениях перед константаном — манганин обладает очень малой термоЭДС в паре с медью (не более 1 мкВ/К), поэтому в приборах высокого класса точности, или приборах, предназначенных для измерения очень малых напряжений применяют только манганин. В то же время манганин, в отличие от константана, неустойчив против коррозии в атмосфере, содержащей пары кислот, аммиака, а также чувствителен к изменению влажности воздуха.

Практически нулевое значение ТКС манганин сохраняет до температур 70—80 °C. Для снижения ТКС и снижения изменения удельного электрического сопротивления во времени манганиновую проволоку подвергают отжигу при температурах 550—600 °C в вакууме с последующим медленным охлаждением. Такая проволока может сохранять свои электрические свойства при температурах до 200 °C. Изготовленные резисторы иногда дополнительно отжигаются при температуре 200 °C.

Манганин

11.07.2014 19:24

Манганин (Cu84Ni4Mn12) – это фирменное название сплава меди, марганца и никеля. В зависимости от марки этот сплав может содержать 2,5-3,5 % никеля и кобальта (Co Ni), 11,5-13,5 % марганца (Mn) и около 85 % меди (Cu). Манганин представляет собой реостатный сплав со средним значением удельного электрического сопротивления около 4,3 ∙ 10−7 Ом ∙ м) и низким коэффициентом линейного теплового расширения (слабой зависимостью электрического сопротивления от температуры) (α = 0,02 ∙ 10−3 K−1). Правда, кривая зависимости сопротивления от температуры не такая пологая, как для константана, да и коррозионная стойкость тоже ниже, чем у константана. До сих пор ведутся споры о том, кто открыл этот сплав, американец Эдвард Вестон в 1888 году или немцы Карл Фойзнер и Стефан Линдек в 1889 либо 1892 году. Тем не менее, в 1903 году манганин был зарегистрирован как торговый знак германского металлургического завода «Изабелленхютте Хойслер» (Isabellenhütte Heusler).

Данный сплав часто применяется для изготовления электрических приборов, шунтов, измерительных мостовых схем, эталонных сопротивлений. Кроме того, благодаря низкому сопротивлению в диапазоне комнатных температур, манганин используется в качестве вспомогательного материала при изготовлении высокоточных резисторов.

Этот сплав применяется для получения твердых (ПМТ = проволока манганиновая твердая) и мягких (ПММ = проволока манганиновая мягкая) сортов проволоки различного диаметра, а также металлической ленты разной ширины и толщины. Помимо этого, из манганина производятся твердый и мягкий обмоточный провод с эмалевой изоляцией, провод с изоляцией из натурального шелка, провод сопротивления со слоем шелка и эмалевой изоляцией.

Преимущество манганина по сравнению с константаном состоит в его низкой термической ЭДС (0,9 мВ — 1 мВ/°C) во время контакта с медью.

Однако в отличие от константана манганин не стоек к коррозии в атмосфере, содержащей пару аммиак-кислота, и весьма чувствителен к изменениям влажности воздуха.

Для стабилизации электрических свойств сплава изделия из него подвергаются термообработке в вакууме при температуре 4006 °C и длительному последующему выдерживанию при комнатной температуре. Кроме того, одновременно обеспечивается однородность манганина. Допустимая максимальная рабочая температура изделий из стабилизированных легированных сортов стали составляет от 60 °C до 80 °C, а из стабилизированного манганина – 200 °C. При превышении этих температур происходят необратимые процессы.

Для манганина свойственно сопротивление физическому изменению с течением времени. Это объясняется тем, что механические напряжения в витках обмотки из этого материала постепенно приводят к изменению в структуре сплава и смещению молекул.

Благодаря слабой зависимости сопротивления от температуры, манганин часто применяется в качестве реохорда. В физике низких температур проволоки из этого сплава, благодаря их низкой теплопроводности, используются в качестве измерительных линий в криостатах. Поскольку они обладают относительно высоким электрическим сопротивлением (для проволоки типовых диаметров: 100 Ом/м), при измерении небольших сопротивлений применяется четрырехпроводная схема измерения.

< Предыдущая   Следующая >

История

Единого мнения у историков науки о первооткрывателе сплава не существует.

В англоязычной литературе сообщается, что манганин впервые был получен американским изобретателем Эдвардом Вестоном, обнаружившим отрицательный ТКС изобретённого в Германии сплава под названием константан. И на основе этого изучения изобрёл манганин. На химический состав и как на материал для резисторов точных электроизмерительных приборов, сопротивление резисторов которых почти не зависит от температуры, изобретатель получил патент в 1888 г. В патенте описан сплав, содержащий 70 % меди и 30 % марганца (который для снижения стоимости предлагается заменить ферромарганцем). Изобретатель назвал его «Сплав № 3», но германские производители, у которых он разместил заказ на производство проволоки из нового материала, дали ему собственное наименование «Манганин» под которым он получил широкую известность.

В немецкоязычной и отечественной литературе господствует утверждение о приоритете в изобретении сплава германских учёных и производителей. По этой версии манганин был получен в 1889 или в 1892 году сотрудниками Имперского физико-технического института (нем.)русск. Карлом Фойзнером (нем.)русск. и Стефаном Линдеком (нем.)русск. проводивших исследования в сотрудничестве с компанией Isabellenhütte Heusler. Права на торговую марку MANGANIN были переданы Isabellenhütte Heusler. В некоторых источниках указывается, что Фойзнер и Линдек опирались в своей работе на результаты Вестона, но во многих источниках подобные упоминания отсутствуют.

Применение

Широко применяется в измерительной технике для изготовления добавочных резисторов и шунтов (в составе электроизмерительных приборов или виде самостоятельных изделий). Из манганина изготавливают меры электрического сопротивления — например, магазины сопротивлений.

Существенное преимущество манганина в этих применениях перед константаном — манганин обладает очень малой термоЭДС в паре с медью (не более 1 мкВ/К), поэтому в приборах высокого класса точности, или приборах, предназначенных для измерения очень малых напряжений применяют только манганин. В то же время манганин, в отличие от константана, неустойчив против коррозии в атмосфере, содержащей пары кислот, аммиака, а также чувствителен к изменению влажности воздуха.

Практически нулевое значение ТКС манганин сохраняет до температур 70—80 °C. Для снижения ТКС и снижения изменения удельного электрического сопротивления во времени манганиновую проволоку подвергают отжигу при температурах 550—600 °C в вакууме с последующим медленным охлаждением. Такая проволока может сохранять свои электрические свойства при температурах до 200 °C. Изготовленные резисторы иногда дополнительно отжигаются при температуре 200 °C.

Происхождение

Образование манганита в марганцевых рудах обуславливается наличием родохрозита и родонита. Кристаллическая структура камня сформирована, как вытянутые призмы. При удлинении кристаллов отмечается штриховка, которую видно даже на расстоянии. В редких случаях частички манганита могут друг в друга прорастать или срастаться. В этом случае их называют двойниками. В противном случае отдельные элементы образуются в форме друз.  Стоит отметить свойство магнита, который к окислению неустойчив. Исходными минералами являются антимонит и пиролюзит, камень не плавится.

Характерными примесями камней является кальций, железо, алюминий, кремний и барий.

История

Впервые описание камня произошло в 1826 году. Совершил открытие австралийский минералог В. Хайдингер. Это произошло на территории Германии неподалеку от городка Ильфельд. В переводе с латинского «manganum» звучит, как марганец.

Месторождения

В большинстве случаев, манганит располагается на местах образования гидротермальных процессов. И обладает осадочным происхождением. Формируется минерал при минимуме кислорода. Большая часть минералов сосредоточена в марганцевых рудах.

Также несложно его найти в гейзерах или глинах, в виде желваков или, как еще их называют, выпуклых тел,  не выступающих на поверхности. Залежи камня расположены в Германии на участках гидротермального происхождения в виде крупных кристаллов. Потому экземпляры из Германии часто заказываются коллекционерами. В Грузии благодаря залежам руды бурого цвета пользуются спросом экземпляры Чиатурского месторождения.

Общая характеристика

Все большую популярность сегодня приобретают изделия, изготовленные из манганина. Манганин представляет собой особый сплав на основе никеля и марганца. Существуют разновидности манганина в зависимости от процентного содержания дополнительных элементов. Главными компонентами сплава являются кобальт и никель (2,5 — 3,5%) (Co+Ni), марганец (11,5 — 13,5%) и медь (85%). Главными достоинствами сплава являются невысокий температурный коэффициент сопротивления и сравнительно небольшая термо-электродвижущая сила в паре с медью.

Манганин МНМцАЖ 3−12−0,3−0,3

CuMnFeAlNi+CoПримеси
81.7 — 85.211.5 — 13.50.2 — 0.50.2 — 0.42.5 — 3.5≤ 0.4

Начиная работать с манганином, нужно ознакомиться с его свойствами. Стоит учитывать, что максимально допустимая температура эксплуатации не должна превышать +300°С. Чтобы добиться большей эффективности в использовании, обязательно нужно регулировать уровень влажности воздуха, поскольку манганин очень чувствителен к изменениям такого рода. По этой же причине существует опасность развития коррозии, если атмосфера насыщена водяным паром и кислотами. В связи с механическим напряжением, которому подвергается проволока, наматываясь на стержень, происходит изменение её структуры, что приводит, в свою очередь, к перегруппировке молекул… Поэтому после продолжительного использования, манганин вполне может изменить свое сопротивление. Учитывая всё вышеперечисленное, можно продлить срок эксплуатации изделий из этого материала.

Манганин

Манган ( 1972) показал, что для определения относительных проницаемостеи надо использовать пластовые, а не очищенные флюиды.

Преимущество манганина — медного сплава, содержащего, кроме меди, 11 % марганца и 2 5 — 3 % никеля, заключается в том, что его сопротивление является линейной функцией давления. В настоящее время экспериментально установлено, что указанная линейная зависимость сохраняется до давления 30 000 ат. Это в значительной степени упрощает калибровку манометра и позволяет производить большую экстраполяцию.

Сопротивление манганина растет при увеличении давления линейно, хотя изменение сопротивления у него и невелико.

Схема измерительного пакета.

ТКС манганина изменяется от 6 10 — 4 К 1 при 80 К до 8 10 К при 10 К.

Преимущество манганина заключается в том, что его сопротивление является линейной функцией давления. Экспериментально установлено , что линейная зависимость сохраняется до 10 кбар с погрешностью до 0 7 %, а до 30 кбар — с погрешностью несколько процентов. Точность измерения давления определяется точностью, с которой измеряют электрическое сопротивление манганиновой проволоки, и постоянством свойств самого манганина.

Сопротивление манганина изменяется с температурой, причем кривая имеет резкий максимум при 21 С. Вследствие этого температуру манганина нужно поддерживать с точностью не меньше 1 С.

Сечения манганина и нихрома одинаковы.

Индуктивный датчик.| Емкостный манометрический датчик.

Преимуществом манганина, обусловившим применение его для указанных целей, является линейная зависимость электрического сопротивления от давления и малый температурный коэффициент сопротивления. К недостаткам манганина следует отнести малый коэффициент изменения сопротивления от давления.

Из манганина изготовляется также лента толщиной 0 01 — 1 мм и шириной 10 — 300 мм.

Применение манганина для образцовых катушек сопротивления позволяет работать с ними в большинстве случаев без учета изменения сопротивления их от температуры при условии, что температура катушки лежит в пределах от 10 С до 35 С.

Зависимость ТКС платины, олова, индия от температуры.

Константан и манганин широко используются как материалы, сопротивление которых в области нормальных температур пренебрежимо мало зависит от температуры. Однако при температуре ниже 80 К эта зависимость настолько возрастает, что оба сплава используются для измерения температур вплоть до температуры кипения гелия.

Например, манганин — широко применяемый для изготовления образцовых резисторов имеет температурный коэффициент электросопротивления весьма малый ( порядка 0 3 — 10 — 1 / С), коэффициент термо — ЭДС в паре с медью всего лишь 1 мкВ / С. В то же время нихром Х15Н60 имеет соответственно температурный коэффициент 1 5 — 10 — 1 / С и коэффициент термо — ЭДС 15 мкВ / С.

Сортамент

Предприятия, занимающиеся производством твердых (ПМТ) и мягких (ПММ) проволок, диаметр которых колеблется в пределах 0,02 — 6 мм, а также таких видов лент, ширина которых не превышает 270 мм, а толщина ≤ 0,08 мм, называют сплавы манганина своим основным сырьем, идеально подходящим для изготовления данной продукции. Популярные виды обмоточного провода представлены на производстве широким ассортиментом. Наиболее востребованы обмоточные провода в эмалевой изоляции (ПЭВМТ и ПЭВММ), изолированные провода, покрытие которых представляет собой натуральный шелк (ПШДМТ и ПШДММ), а также провода только с одним слоем натурального шелка, при этом изоляция на таких изделиях имеет эмалевое покрытие (ПЭШОМТ и ПЭШОММ).

Манганин

Манганин имеет очень малое значение термоЭДС в паре с медью, высокую стабильность удельного сопротивления во времени, что позволяет широко использовать его при изготовлении резисторов и электроизмерительных приборов самых высоких классов точности.

Манганин ( как и другие сплавы) имеет свойство изменять свое сопротивление с течением времени. Основной причиной этого являются те механические напряжения, которые создаются в проволоке при намотке ее и приводят впоследствии к некоторым перегруппировкам молекул и изменению структуры материала. Для повышения стабильности изготовленных катушек сопротивления их подвергают искусственному старению, нагревая несколько раз до 150 С, что значительно уменьшает последующее изменение сопротивления в процессе эксплуатации. Для катушек сопротивлений с номинальным значением менее 100 ом, наматываемых из голой, неизолированной проволоки, в последнее время разработан более эффективный способ искусственного старения, заключающийся в весьма быстром нагреве уже намотанной катушки до температуры около 600 С кратковременным импульсом электрического тока.

Манганин — медный сплав, содержащий ( кроме меди) 11 0 — 13 / 0 Мп и 2 5 — 3 5 % Ni; используется для изготовления реостатов и катушек сопротивления в электротехнических приборах.

Манганин — сплав, содержащий 11 — 13 % марганца, 2 5 — 3 5 % никеля, остальное — медь с примесями кремния и железа.

Манганин — сплав меди 86 %, марганца 12 % и никеля 2 %, обладает высоким удельным сопротивлением и малым температурным коэффициентом ( примерно 0 6 10 — 5 1град), поэтому он применяется для изготовления шунтов, добавочных сопротивлений и образцовых катушек сопротивлений.

Манганин отличается характерным желтоватым оттенком.

Манганин представляет собой сплав меди, марганца и никеля.

Манганин и константан используются для эмалирования как в виде мягкой, так и в виде твердой проволоки. Нихромовые эмалированные провода выпускаются из проволоки, предварительно отожженной в водородной среде.

Манганин широко применяется для изготовления приборов электросопротивления с рабочей температурой до 100 С, а также для точных электроизмерительных приборов.

Манганин МНМц 3 — 12 отличается высоким электросопротивлением, малым температурным коэффициентом сопротивления и небольшой термоэлектродви-жущей силой в Ъаре с медью.

Манганин МНМц 3 — 12 отличается высоким электросопротивлением, малым температурным коэффициентом сопротивления и небольшой термоэлектродвижущей силой в паре с медью.

Технический манганин представляет собой сплав марганца, никеля и меди. Манганин после отжига при 400 С поддается прокатке и волочению; проволока имеет минимальный диаметр 0 02 мм. TKR 3 — 10 5 / град; термоэлектродвижущая сила в паре с медью близка к пулю: ет 1 мкв / град. Механическая обработка и различные деформации ( наклеп) приводят к увеличению удельного сопротивления и к снижению стабильности свойств. Так, усилия при нанесении изоляции на проволоку и ее намотке на катушку достаточны, чтобы в отожженном манганине появилось явление наклепа; поэтому для стабилизации свойств готовых образцовых сопротивлений ( секций) их подвергают вторичной термической обработке. Допустимая рабочая температура цля манганина может составлять 200 С, однако для образцовых сопротивлений рабочую температуру ограничивают 60 С, так как при более высоких температурах характеристики манганина несколько изменяются. Серебряный манганин, состоящий из марганца, никеля и серебра, имея примерно те же свойства, что и технический манганин, выдерживает рабочую температуру до 200 С без существенного изменения проводимости.

Манганин МНМц 3 — 12 отличается высоким электросопротивлением, малым температурным коэффициентом сопротивления и незначительной термоэлектродвижущей силой ь паре с медью.

Манганин МНМц 3 — 12 отличается высоким электросопротивлением, малым температурным коэффициентом сопротивления и незначительной термоэлектродвижущей силой в паре с медью.

Кривые относительных фазовых проницаемостеи а-система нефть — вода. б — система газ — нефть.

История[править | править код]

Единого мнения у историков науки о первооткрывателе сплава не существует.

В англоязычной литературе сообщается, что манганин впервые был получен американским изобретателем Эдвардом Вестоном, обнаружившим отрицательный ТКС изобретённого в Германии сплава под названием константан. И на основе этого изучения изобрёл манганин. На химический состав и как на материал для резисторов точных электроизмерительных приборов, сопротивление резисторов которых почти не зависит от температуры, изобретатель получил патент в 1888 г. В патенте описан сплав, содержащий 70 % меди и 30 % марганца (который для снижения стоимости предлагается заменить ферромарганцем). Изобретатель назвал его «Сплав № 3», но германские производители, у которых он разместил заказ на производство проволоки из нового материала, дали ему собственное наименование «Манганин» под которым он получил широкую известность.

В немецкоязычной и отечественной литературе господствует утверждение о приоритете в изобретении сплава германских учёных и производителей. По этой версии манганин был получен в 1889 или в 1892 году сотрудниками Имперского физико-технического института (нем.)русск. Карлом Фойзнером (нем.)русск. и Стефаном Линдеком (нем.)русск. проводивших исследования в сотрудничестве с компанией Isabellenhütte Heusler. Права на торговую марку MANGANIN были переданы Isabellenhütte Heusler. В некоторых источниках указывается, что Фойзнер и Линдек опирались в своей работе на результаты Вестона, но во многих источниках подобные упоминания отсутствуют.

Производство

Для марки сплава МНМцАЖ 3−12−0,3−0,3 и МНМц 3−12 основным видом проката является проволока. Производство нормирует ГОСТ 492–2006, определяющий требования к никелевым сплавам, а также к никелю и никель-медным сплавам, подверженных обработке под давлением. Чтобы добиться стабилизации электрических характеристик в вакууме, сплавы проходят специальную термообработку, в результате которой они могут быть использованы до максимальной температуры +200°С, в отличие от нестабилизированных сортов, которые выдерживают лишь 60−80°С. Благодаря проведенной обработке все свойства сплавов стабилизируется, при этом возрастает степень однородности сплава.

Таблица удельных сопротивлений проводников

Серебро Медь Золото Латунь Алюминий Натрий Иридий Вольфрам Цинк Молибден Никель Бронза Железо Сталь Олово Свинец Никелин (сплав меди, никеля и цинка) Манганин (сплав меди, никеля и марганца) Константан (сплав меди, никеля и алюминия) Титан Ртуть Нихром (сплав никеля, хрома, железа и марганца) Фехраль Висмут Хромаль0,015 0,0175 0,023 0,025. 0,108 0,028 0,047 0,0474 0,05 0,054 0,059 0,087 0,095. 0,1 0,1 0,103. 0,137 0,12 0,22 0,42 0,43. 0,51 0,5 0,6 0,94 1,05. 1,4 1,15. 1,35 1,2 1,3. 1,5

Из таблицы видно, что железная проволока длиной 1 м и сечением 1 мм 2 обладает сопротивлением 0,13 Ом. Чтобы получить 1 Ом сопротивления нужно взять 7,7 м такой проволоки. Наименьшим удельным сопротивлением обладает серебро. 1 Ом сопротивления можно получить, если взять 62,5 м серебряной проволоки сечением 1 мм 2 . Серебро – лучший проводник, но стоимость серебра исключает возможность его массового применения. После серебра в таблице идет медь: 1 м медной проволоки сечением 1 мм 2 обладает сопротивлением 0,0175 Ом. Чтобы получить сопротивление в 1 Ом, нужно взять 57 м такой проволоки.

Химически чистая, полученная путем рафинирования, медь нашла себе повсеместное применение в электротехнике для изготовления проводов, кабелей, обмоток электрических машин и аппаратов. Широко применяют также в качестве проводников алюминий и железо.

Сопротивление проводника можно определить по формуле:

где r – сопротивление проводника в омах; ρ – удельное сопротивление проводника; l – длина проводника в м; S – сечение проводника в мм 2 .

Пример 1. Определить сопротивление 200 м железной проволоки сечением 5 мм 2 .

Пример 2. Вычислить сопротивление 2 км алюминиевой проволоки сечением 2,5 мм 2 .

Из формулы сопротивления легко можно определить длину, удельное сопротивление и сечение проводника.

Пример 3. Для радиоприемника необходимо намотать сопротивление в 30 Ом из никелиновой проволоки сечением 0,21 мм 2 . Определить необходимую длину проволоки.

Пример 4. Определить сечение 20 м нихромовой проволоки, если сопротивление ее равно 25 Ом.

Пример 5. Проволока сечением 0,5 мм 2 и длиной 40 м имеет сопротивление 16 Ом. Определить материал проволоки.

Материал проводника характеризует его удельное сопротивление.

По таблице удельных сопротивлений находим, что таким сопротивлением обладает свинец.

Выше было указано, что сопротивление проводников зависит от температуры. Проделаем следующий опыт. Намотаем в виде спирали несколько метров тонкой металлической проволоки и включим эту спираль в цепь аккумулятора. Для измерения тока в цепь включаем амперметр. При нагревании спирали в пламени горелки можно заметить, что показания амперметра будут уменьшаться. Это показывает, что с нагревом сопротивление металлической проволоки увеличивается.

У некоторых металлов при нагревании на 100° сопротивление увеличивается на 40 – 50 %. Имеются сплавы, которые незначительно меняют свое сопротивление с нагревом. Некоторые специальные сплавы практически не меняют сопротивления при изменении температуры. Сопротивление металлических проводников при повышении температуры увеличивается, сопротивление электролитов (жидких проводников), угля и некоторых твердых веществ, наоборот, уменьшается.

Способность металлов менять свое сопротивление с изменением температуры используется для устройства термометров сопротивления. Такой термометр представляет собой платиновую проволоку, намотанную на слюдяной каркас. Помещая термометр, например, в печь и измеряя сопротивление платиновой проволоки до и после нагрева, можно определить температуру в печи.

Если при температуре t сопротивление проводника равно r, а при температуре t равно rt, то температурный коэффициент сопротивления

Примечание. Расчет по этой формуле можно производить лишь в определенном интервале температур (примерно до 200°C).

Приводим значения температурного коэффициента сопротивления α для некоторых металлов (таблица 2).

Примечания[ | код]

  1. Edward Weston. . Google.com. Дата обращения 8 февраля 2014.

  2. . Hathi Trust Digital Library. Дата обращения 8 февраля 2014.
  3. Манганин // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  4. ↑ Манганин //  :  / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  5. . Isabellenhütte Heusler GmbH & Co. KG. Дата обращения 8 февраля 2014.
  6. . Дата обращения 11 января 2014.

  7. Богородицкий Н. П., Пасынков В. В., Тареев Б. М. Электротехнические материалы: Учебник для вузов. — 7-е изд., перераб. и доп.. — Л.:: Энергоатомиздат, 1985. — С. 216.

  8. Физические величины: справочник / Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — С. 444. — 1232 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-283-0413-5.

  9. Манганин (рус.) // Большой Энциклопедический словарь. — 2000.

История

Единого мнения у историков науки о первооткрывателе сплава не существует.

В англоязычной литературе сообщается, что манганин впервые был получен американским изобретателем Эдвардом Вестоном, обнаружившим отрицательный ТКС изобретённого в Германии сплава под названием константан. И на основе этого изучения изобрёл манганин. На химический состав и как на материал для резисторов точных электроизмерительных приборов, сопротивление резисторов которых почти не зависит от температуры, изобретатель получил патент в 1888 г. В патенте описан сплав, содержащий 70 % меди и 30 % марганца (который для снижения стоимости предлагается заменить ферромарганцем). Изобретатель назвал его «Сплав № 3», но германские производители, у которых он разместил заказ на производство проволоки из нового материала, дали ему собственное наименование «Манганин» под которым он получил широкую известность.

В немецкоязычной и отечественной литературе господствует утверждение о приоритете в изобретении сплава германских учёных и производителей. По этой версии манганин был получен в 1889 или в 1892 году сотрудниками Имперского физико-технического института (нем.)русск. Карлом Фойзнером (нем.)русск. и Стефаном Линдеком (нем.)русск. проводивших исследования в сотрудничестве с компанией Isabellenhütte Heusler. Права на торговую марку MANGANIN были переданы Isabellenhütte Heusler. В некоторых источниках указывается, что Фойзнер и Линдек опирались в своей работе на результаты Вестона, но во многих источниках подобные упоминания отсутствуют.

Применение

Широко применяется в измерительной технике для изготовления добавочных резисторов и шунтов (в составе электроизмерительных приборов или виде самостоятельных изделий). Из манганина изготавливают меры электрического сопротивления — например, магазины сопротивлений.

Существенное преимущество манганина в этих применениях перед константаном — манганин обладает очень малой термоЭДС в паре с медью (не более 1 мкВ/К), поэтому в приборах высокого класса точности, или приборах, предназначенных для измерения очень малых напряжений применяют только манганин. В то же время манганин, в отличие от константана, неустойчив против коррозии в атмосфере, содержащей пары кислот, аммиака, а также чувствителен к изменению влажности воздуха.

Практически нулевое значение ТКС манганин сохраняет до температур 70—80 °C. Для снижения ТКС и снижения изменения удельного электрического сопротивления во времени манганиновую проволоку подвергают отжигу при температурах 550—600 °C в вакууме с последующим медленным охлаждением. Такая проволока может сохранять свои электрические свойства при температурах до 200 °C. Изготовленные резисторы иногда дополнительно отжигаются при температуре 200 °C.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации