Никель удельное сопротивление: Удельное сопротивление проводников: таблица удельного сопротивления меди, алюминия и других металлов

Содержание

Удельное электрическое сопротивл



вернуться к оглавлению
справочника                                                                                    
на главную


Удельное электрическое сопротивление  проводников.












Вещество



ρ, мкОм·м

Вещество


ρ, мкОм·м

Алюминий


0,028

Никель

0,073

Вольфрам


0,055

Олово

0,12

Графит


13

Платина

0,10

Дуралюмин


0,033

Ртуть

0,96

Железо


0,10

Свинец

0,21

Золото


0. 024

Серебро

0,016

Латунь


0,07-0,08

Сталь

0.10-0.14

Магний


0,045

Цинк

0,061

Медь


0,017

Чугун

0,5-0,8

 


Удельное электрическое
сопротивление


сплавов высокого
сопротивления.









Вещество



ρ, мкОм·м

Константан


0,50

Копель


0,47

Манганин


0,43

Никелин


0,4

Нихром


1.1

Фехраль


1,3

 

Удельное сопротивление — сплав — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Удельное сопротивление — сплав

Cтраница 1

Удельное сопротивление сплавов определяется в основном наличием примесей и нарушением структуры входящих в них металлов. При этом атомы одного металла входят в кристаллическую решетку другого. На рис. 4.2 представлена зависимость удельного сопротивления сплава двух металлов, образующих друг с другом твердый раствор. Эта зависимость наглядно иллюстрирует отмеченные выше явления.
 [1]

Зависимость удельного сопротивления сплава двух металлов, образующих друг с другом твердый раствор, от изменения содержания каждого из них в пределах от нуля до 100 % представлена графически на фиг. Обычно при этом наблюдается определенная закономерность и для изменения ТКр: относительно высокими значениями температурного коэффициента удельного сопротивления обладают чистые металлы, а у сплавов ТКр меньше и даже может достигать небольших отрицательных значений ( фиг.
 [2]

Увеличение содержания марганца повышает удельное сопротивление сплава, но резко ухудшает его механические свойства. Использование выплавленного алюминия не рекомендуется: при повторном использовании резко снижается его пластичность.
 [3]

По сравнению с никелем удельное сопротивление сплава никеля с железом в три раза больше, что позволяет упростить конструкцию чувствительного элемента и повысить ее надежность. Характеристики этого сплава не одинаковы от партии к партии, в связи с чем необходимо применять индивидуальную градуировку.
 [5]

По оси ординат отложены величины, пропорциональные концентрации растворенного металла ( разница между удельным сопротивлением сплава и удельным сопротивлением чистого щелочного металла), по оси абсцисс — падение напряжения. По наклону прямой на логарифмическом графике определяют коэффициент электродиффузии К.
 [7]

Как уже указывалось, примеси н нарушения правильной структуры металлов увеличивают их удельное сопротивление. Зависимость удельного сопротивления сплава двух металлов, образующих друг с другом твердый раствор, от изменения содержания каждого из них в пределах от 0 до 100 % представлена на рнс.
 [9]

Зависимость удельного сопротивления от состава в твердых сплавах выражается двумя правилами. Правило Нордгейма гласит, что удельное сопротивление сплава должно быть приблизительно пропорционально произведению молярных долей двух компонентов; по правилу Линде скорость увеличения сопротивления с повышением концентрации в разбавленных сплавах должна быть пропорциональна квадрату разницы валентности компонентов.
 [10]

Сплавы хрома, алюминия и железа могут обладать высокой нагревостойкостью при повышенном содержании хрома ( до 65 %) и тщательном удалении из состава углерода. По мере увеличения содержания хрома растет удельное сопротивление сплава, однако волочение проволоки становится затруднительным. Так, из сплава, содержащего 20 % хрома, может прокатываться проволока диаметром не менее 0 3 мм, а из сплавов с содержанием 25 % Сг — проволока диаметром не менее 6 мм. Хромоалюминиевые сплавы выпускаются четырех типов. Однако механическая обработка большинства сплавов этого типа затруднена ввиду его хрупкости. Хромоалюминиевые сплавы применяются в основном для мощных нагревательных элементов.
 [11]

Третья особенность электропроводности металлов также связана с правилом Маттиссена. Эта особенность заключается в том, что удельное сопротивление сплава всегда выше, чем удельное сопротивление металлов, составляющих этот сплав.
 [13]

Для этого на массивный ротор из оптимального сплава СМ-19 был надет тонкий экран из магнитно-мягкой стали. Удельное электрическое сопротивление стали мало отличается от удельного сопротивления сплава, а цг стали примерно на порядок выше. Толщина экрана выбрана по глубине проникновения зубцовых гармоник первого порядка и равна йэ 0 8 мм. Для сравнения приведены добавочные потери, Вт, при базовом короткозамкнутом роторе и двухслойном роторе с массивным цилиндром из сплава СМ-19 и с медными торцевыми кольцами.
 [15]

Страницы:  

   1

   2




Проводниковые материалы с большим удельным сопротивлением | Электроматериаловедение | Архивы

Страница 11 из 59

ГЛАВА III.

ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ С БОЛЬШИМ УДЕЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ

§ 14. Общие требования

В. ряде случаев от проводниковых материалов требуется высокое удельное сопротивление и малый температурный коэффициент сопротивления. Перечисленными свойствами обладают сплавы на основе меди, никеля и марганца, а также других металлов. Из чистых металлов сюда следует отнести ртуть, так как она обладает большим удельным сопротивлением (q = 0,94 ом-мм2/м) . Наибольшее применение имеют проводниковые сплавы с большим удельным сопротивлением (q = 0,42—0,52 ом-мм2/м). Проволока и ленты из этих сплавов применяются для изготовления точных (образцовых) сопротивлений, пусковых и регулирующих реостатов, электронагревательных приборов и электрических печей сопротивления. В каждом из перечисленных случаев применения эти сплавы должны иметь дополнительные свойства, определяемые назначением прибора, в котором он используется. Так, сплавы, применяемые для изготовления точных сопротивлений, должны еще обладать малой термоэлектродвижущей силой (термо-э. д. с.) при контакте (в паре) с медью. Кроме того, они должны обеспечивать постоянство электрического сопротивления во времени. Для таких областей применения, как электронагревательные приборы, электрические печи сопротивления и другие устройства, работающие при высоких температурах (800—1100° С), требуются проводниковые материалы, могущие длительно работать при высоких температурах без заметного окисления. Этим требованиям удовлетворяют жаростойкие проводниковые сплавы.

Общим же свойством всех перечисленных сплавов является их большое удельное электрическое сопротивление, поэтому они называются сплавами высокого электрического сопротивления. Эти сплавы представляют собой твердые растворы металлов с неупорядоченной структурой . Они удовлетворяют перечисленным выше требованиям.

§ 15. Проводниковые сплавы высокого сопротивления на основе меди и никеля

Проводниковыми сплавами, применяемыми для изготовления точных (образцовых) сопротивлений, являются манганины. Они состоят из меди (Cu), марганца (Mn) и никеля (Ni). Наиболее распространенным является манганин состава: Cu 86%; Mn 12%; Ni 2%. Вообще сплавы типа манганина могут содержать: Cu 84— 86%; Mn 11—13%; Ni 2—3%.

Для стабилизации свойств в манганины вводят: серебро (0,1%), железо (0,2 + 0,5%) и алюминий (0,2 + 0,5%). Цвет манганинов светло-оранжевый. Среднее значение плотности 8,4 г/см3, температура плавления 960°С или несколько выше.

Из манганинов изготовляют мягкие и твердые сорта проволоки*. Основные характеристики мягкой (отожженной) проволоки: предел прочности при разрыве аь =45 + 50 кГ/мм2; относительное удлинение б„ = 10—20%, удельное сопротивление q = 0,42-+ + 0,52 ом-мм2/м. Основные характеристики твердой манганиновой проволоки: аь =50 + 60 кГ/мм2; бл = 5 + 9%; q = 0,43 + 0,53 ом-мм2/м. Из сплавов типа манганина изготовляют проволоку и ленту.

* ПММ — проволока манганиновая мягкая; ПМТ — проволока манганиновая твердая; ПМС — проволока манганиновая стабилизированная.

Манганиновая проволока выпускается диаметром от 0,02 до 6,0 мм. Манганиновая лента выпускается толщиной от 0,09 мм и больше. У манганиновых изделий (проволока, ленты) температурный коэффициент сопротивления находится в пределах а=(3 + 5)х 10-5 1/° С; у стабилизированных сортов манганина а-(0 + 1,5)х Х10-» 1/°С.

Эти данные показывают, что манганин имеет весьма малую зависимость электрического сопротивления от температуры, что очень важно для обеспечения постоянства величины сопротивления в точных электроизмерительных устройствах. Вторым достоинством манганина является очень малая термо-э. д. с., развиваемая этим сплавом в контакте с медью, которая равна 0,9—1,0 мкв/град.

Для стабилизации электрических свойств манганиновой проволоки ее подвергают тепловой обработке в вакууме, заключающейся в выдержке в течение 1—2 ч при 400° С и длительном выдерживании при комнатной температуре. В результате этого улучшается однородность сплава и стабилизируются его свойства.

Наибольшая допустимая рабочая температура для манганина 200° С, но у нестабилизированных сортов манганина, начиная с 60° С, уже наблюдается необратимое изменение свойств. Поэтому сопротивления из нестабилизированной манганиновой проволоки не рекомендуется нагревать выше 60°С. Минимальная температура для проводов из манганина равна — 60° С.

Кроме голой манганиновой проволоки, мягкой и твердой, наша промышленность выпускает манганиновые обмоточные провода с эмалевой высокопрочной изоляцией (марки: ПЭВММ-1; ПЭВММ-2; ПЭВМТ-2) и с другими видами эмалевой изоляции . Кроме того, выпускаются манганиновые провода с изоляцией из натурального шелка (марки: ПШДММ и ПШДМТ), а также провода, изолированные двумя слоями волокнистой изоляции из лавсана (марки ПЛДММ), и другие.

Константин также относится к медно-никелевым сплавам, но в отличие от манганина содержит значительно больше никеля. В состав сплавов типа константана входят: медь 60—65%, никель 41—* 39% и марганец 1—2%.

Характерной особенностью константана является очень незначительная величина его температурного коэффициента сопротивления. Практически он принимается равным нулю (а = 0). Поэтому электрическое сопротивление константана не изменяется с изменением температуры, что является достоинством сплава.

Цвет константана серебристо-белый, температура плавления его 1270° С, среднее значение плотности 8,9 г/см3. Из константана изготовляют мягкие и твердые сорта проволоки диаметром от 0,02 до 5,0 мм.

Основные характеристики мягкой (отожженной) константановой проволоки: аь =45-ь65 кГ/мм2; q = 0,46-=-0,48 ом-мм2/м. Характеристики твердой проволоки: сг& =65-=-70 кГ/мм2; д=0,48-ь -ь0,52 ом-мм2/м. Константан в паре с медью создает большую термо-э. д. с., равную 39 мне/град, что не дает возможности применять константан в точных сопротивлениях и электроизмерительных приборах.

Константановая проволока применяется для изготовления реостатов и термопар. В термопарах константановая проволока чаще всего используется в паре с медной. Спай константановой и медной проволоки при нагреве развивает значительную по величине термо- э. д. с., что дает возможность измерять температуры до 300° С. При температурах выше 300° С начинается сильное окисление меди. Заметное окисление голой константановой проволоки начинается при температурах от 500° С и выше.

Кроме голой (неизолированной) константановой проволоки, наша промышленность выпускает константановые обмоточные провода с высокопрочной эмалевой изоляцией (марки: ПЭВКМ-1; ПЭВКМ-2; ПЭВКТ-1; ПЭВКТ-2), провода, изолированные двумя слоями пряжи из натурального шелка (марка ПШДК) или лавсана (марка ПЛДК), а также провода, изолированные эмалью и одним слоем натурального шелка, или лавсанового волокна (марки ПЭШОК; ПЭЛОК и др.).

При нагревании голой константановой проволоки до 900° С в течение нескольких секунд и последующего охлаждения на воздухе на ее поверхности образуется сплошная пленка из окислов. Эта оксидная пленка имеет темно-серый цвет и обладает электроизоляционными свойствами. Она используется в качестве естественной изоляции между витками константановой проволоки, например в реостатах, где напряжение между витками не превосходит нескольких вольт.

§ 16. Жаростойкие проводниковые сплавы

Для нагревательных элементов, применяемых в электронагревательных приборах и печах сопротивления, необходимы проволока и ленты, могущие длительно работать при температурах от 800 до 1200°С. Описанные ранее чистые металлы (медь, алюминий и др.), а также сплавы (манганин и константан) непригодны для этого, так как интенсивно окисляются, начиная с температуры 300— 500° С. Образующиеся на них защитные пленки окислов легко испаряются и не защищают металл от дальнейшего окисления.

Для электронагревательных приборов нужны жаростойкие проводниковые сплавы высокого сопротивления, т. е. стойкие к окислению при высоких температурах. Кроме того, эти сплавы должны обладать большим удельным сопротивлением и малой величиной температурного коэффициента сопротивления а.

Перечисленным требованиям удовлетворяют сплавы двух типов: двойные сплавы на основе никеля (Ni) и хрома (Сг), называемые нихромами, и тройные сплавы на основе никеля, хрома и железа, называемые ферронихромами. Кроме того, находят применение тройные сплавы железа, хрома и алюминия, называемые фехралями и хромалями. Эти сплавы отличаются различным содержанием составляющих их компонентов и соответственно разной жаростойкостью и электрическими характеристиками.

Таблица 5 Состав и основные свойства жаростойких проводниковых сплавов*










Марка сплава

хром Сг

никель Ni

алюминий Al

титан Ti

железо Fo

Удельное сопрот-

ивление

Температу-рный коэффи-циент сопрот-

ивления а=10—6 1/° С

Допусти мая температура, 0 С

Х15Н60

15—18

55—61

 

 

Остальное

1,02—1,15

12

900—1000

Х20Н80

20—25

75—80

_

1,02—1,12

10

1000—1100

Х20Н80ТЗ .

19—23

Осталь-ное

2,0—2,9

До 2,5

1 ,18—1,36

5

1000—1150

Х20Н80Т

19—23

»

0,4—1,1

 

1,04—1 ,17

9

950—1100

Х1310+4.

12—15

 

3,5—5,5

 

Остальное

1. 2—1,3

15

800—850

1Х1710+5.

16—19

До 0,6

4—6

 

1,2—1,5

6

950—1000

ОХ2510+5

23—27

0,6

4,5—6,5

1,3-1,5

5

1100—1200

У сплавов, перечисленных в таблице» плотность колеблется от 6,8 до 8,4 г/см*, а предел прочности при растяжении — от 65 до 80 кГ/мм2 (при 20е С).

Все перечисленные сплавы представляют собой твердые растворы металлов неупорядоченной структуры *. При нагревании этих сплавов на их поверхности образуется плотная защитная пленка, состоящая в основном из окиси хрома (Сг203) и закиси никеля NiO. Эта пленка устойчива при высоких температурах (900— 1100° С) и она надежно защищает сплавы от соприкосновения их с кислородом воздуха. Этим обеспечивается длительная работа проволоки и лент, изготовленных из жаростойких сплавов.

В табл. 5 приведены основной состав и свойства жаростойких сплавов высокого электрического сопротивления, широко применяемых на практике.

В марках сплавов буквы обозначают главные части сплава: хром (X), никель (Н), алюминий (Ю) и титан (Т). Цифра, стоящая за соответствующей буквой, указывает (в среднем) количество этого металла в сплаве. Например, в нихроме марки Х20Н80 содержится хрома 20%. а никеля 80% (по весу). В то же время в обозначениях марок сплавов невозможно отразить точное содержание всех компонентов сплава.

Кроме основных компонентов, перечисленных в табл. 5, в состав жаростойких сплавов входят еще примеси: углерод (0,06—0,15%), кремний (05—1,2%), марганец (0,7—1,5%), фосфор (0,35%) и сера (0,03%). Сера, фосфор и углерод — вредные примеси, так как они повышают хрупкость сплавов, поэтому от них стараются освободиться. Марганец и кремний являются раскислителями, т. е. они позволяют устранить из сплавов кислород, ухудшающий их свойства. Присутствие в сплавах никеля, алюминия и особенно хрома обеспечивает жаростойкость сплавов (900—1200° С).

Кроме того, эти компоненты увеличивают удельное сопротивление и снижают величину температурного коэффициента сопротивления, что и требуется для этих сплавов. Содержание в сплавах хрома больше 30% приводит к повышенной хрупкости и твердости сплавов. Изготовление тонкой проволоки (диаметром 0,02 мм) производится из сплавов, в которых содержание хрома не превышает 20%; эти сплавы марок Х15Н60 и Х20Н80. Проволока диаметром больше 0,2 мм и лента толщиной 0,2 мм и выше изготовляются из сплава остальных марок.

Железо, вводимое в сплавы типа фехраль (сплав марки Х13104), удешевляет их, но после нескольких нагревов у этих сплавов наблюдается резкое возрастание хрупкости. Поэтому спирали из сплавов типа фехраля и хромаля (сплав марки 0Х25105), проработавшие в электронагревательных приборах, не должны подвергаться деформации (при ремонте) в холодном состоянии. Сращивания и скрутки проволок из этих сплавов должны производиться в подогретом (300—400° С) состоянии. Наибольшая допустимая температура для нагревательных элементов из фехраля равна 800—850° С, а для нагревательных элементов из хромаля— 1000—1200° С*.

Нагревательные элементы из нихрома могут длительно работать при температурах 950—1100° С, не изменяя заметно своей пластичности и механической прочности. Однако они надежно работают в стационарном режиме. При частых же включениях и выключениях, вызывающих резкое изменение температуры нихромовых спиралей, может происходить растрескивание защитных окисных пленок па их поверхности. Это вызовет проникновение кислорода воздуха к поверхности нихрома и приведет к его окислению и разрушению.

Кроме голой проволоки из жаростойких сплавов, наша промышленность выпускает обмоточные провода из нихрома с эмалевой изоляцией (марки ПЭНХ, ПЭВНХ и ПЭТВНХ), а также со стекловолокнистой изоляцией на кремнийорганическом лаке (марка ПСДНХ).

*Более высокие температуры допускаются для проволоки и лент большей толщины.

§ 17. Ртуть и ее свойства

Ртуть является единственным металлом, который сохраняет жидкое состояние при комнатной температуре.

Ртуть стоика к окислению, которое наблюдается только при температуре, близкой к температуре ее кипения (356,9° С). Взаимодействие ртути с другими газами (водородом, азотом, окисью углерода) также незначительно. Разведенные соляная и серная кислоты и щелочи па ртуть не действуют, но она растворяется в соляной., серной и азотной концентрированных кислотах. Медь, цинк, свинец, никель, олово, серебро и золото растворяются в ртути.

Ртуть обладает следующими характеристиками: плотность 13, 55 г/см3; температура застывания —39° С; температурный коэффициент объемного расширения 182-10-6 1/°С. Удельное сопротивление q = 0,94+ 0,95 ом-мм2/м; температурный коэффициент сопротивления а = +0,00099 1/°С.

Ртуть применяется в качестве жидких контактов в специальных реле и выключателях, а также в ртутных выпрямителях.

Следует отметить исключительную вредность ртути (особенно ее паров) для здоровья. Поэтому работа со ртутью требует осторожности. Ртуть нужно хранить в герметически закрытой стеклянной или фарфоровой таре. Очистку ртути (фильтрование и др.) производят в специальные закрытых шкафах с вытяжной вентиляцией.

Удельное сопротивление никеля ом м. Удельное сопротивление меди

Содержание:

В электротехнике одними из главных элементов электрических цепей являются провода. Их задача состоит в том, чтобы с минимальными потерями пропустить электрический ток. Экспериментальным путем уже давно определено, что для минимизации потерь электроэнергии провода лучше всего изготавливать из серебра. Именно этот металл обеспечивает свойства проводника с минимальным сопротивлением в омах. Но поскольку этот благородный металл дорог, в промышленности его применение весьма ограничено.

А главными металлами для проводов стали алюминий и медь. К сожалению, сопротивление железа как проводника электричества слишком велико для того, чтобы из него получился хороший провод. Несмотря на более низкую стоимость, оно применяется только как несущая основа проводов линий электропередачи.

Такие разные сопротивления

Сопротивление измеряется в омах. Но для проводов эта величина получается очень маленькой. Если попытаться провести замер тестером в режиме измерения сопротивления, получить правильный результат будет сложно. Причем, какой бы провод мы ни взяли, результат на табло прибора будет мало отличаться. Но это не значит, что на самом деле электросопротивление этих проводов будет одинаково влиять на потери электроэнергии. Чтобы в этом убедиться, надо проанализировать формулу, по которой делается расчет сопротивления:

В этой формуле используются такие величины, как:

Получается, что сопротивление определяет сопротивление. Существует сопротивление, вычисляемое по формуле с использованием другого сопротивления. Это удельное электрическое сопротивление ρ (греческая буква ро) как раз и обуславливает преимущество того или иного металла как электрического проводника:

Поэтому, если применить медь, железо, серебро или какой-либо иной материал для изготовления одинаковых проводов или проводников специальной конструкции, главную роль в его электротехнических свойствах будет играть именно материал.

Но на самом деле ситуация с сопротивлением сложнее, чем просто вычисления по формулам, приведенным выше. Эти формулы не учитывают температуру и форму поперечника проводника. А при увеличении температуры удельное сопротивление меди, как и любого другого металла, становится больше. Весьма наглядным примером этого может быть лампочка накаливания. Можно замерить тестером сопротивление ее спирали. Затем, измерив силу тока в цепи с этой лампой, по закону Ома вычислить ее сопротивление в состоянии свечения. Результат получится значительно больше, нежели при измерении сопротивления тестером.

Так же и медь не даст ожидаемой эффективности при токе большой силы, если пренебречь формой поперечного сечения проводника. Скин-эффект, который проявляется прямо пропорционально увеличению силы тока, делает неэффективными проводники с круглым поперечным сечением, даже если используется серебро или медь. По этой причине сопротивление круглого медного провода при токе большой силы может оказаться более высоким, чем у плоского провода из алюминия.

Причем, даже если их площади поперечников одинаковы. При переменном токе скин-эффект также проявляется, увеличиваясь по мере роста частоты тока. Скин-эффект означает стремление тока течь ближе к поверхности проводника. По этой причине в некоторых случаях выгоднее использовать покрытие проводов серебром. Даже незначительное уменьшение удельного сопротивления поверхности посеребренного медного проводника существенно уменьшает потери сигнала.

Обобщение представления об удельном сопротивлении

Как и в любом другом случае, который связан с отображением размерностей, удельное сопротивление выражается в разных системах единиц. В СИ (Международная система единиц) используется ом м, но допустимо использование также и Ом*кВ мм/м (это внесистемная единица измерения удельного сопротивления). Но в реальном проводнике величина удельного сопротивления непостоянна. Поскольку все материалы характеризуются определенной чистотой, которая может изменяться от точки к точке, необходимо было создать соответствующее представление о сопротивлении в реальном материале. Таким проявлением стал закон Ома в дифференциальной форме:

Этот закон, скорее всего, не будет применяться для расчетов в быту. Но в ходе проектирования различных электронных компонентов, например, резисторов, кристаллических элементов он непременно используется. Поскольку позволяет выполнить расчеты, исходя из данной точки, для которой существует плотность тока и напряженность электрического поля. И соответствующее удельное сопротивление. Формула применяется для неоднородных изотропных, а также анизотропных веществ (кристаллов, разряда в газе и т.п. ).

Как получают чистую медь

Для того чтобы максимально уменьшить потери в проводах и жилах кабелей из меди, она должна быть особо чистой. Это достигается специальными технологическими процессами:

  • на основе электронно-лучевой, а так же зонной плавки;
  • многократной электролизной очисткой.

При замыкании электрической цепи, на зажимах которой имеется разность потенциалов, возникает электрический ток. Свободные электроны под влиянием электрических сил поля перемещаются вдоль проводника. В своем движении электроны наталкиваются на атомы проводника и отдают им запас своей кинетической энергии. Скорость движения электронов непрерывно изменяется: при столкновении электронов с атомами, молекулами и другими электронами она уменьшается, потом под действием электрического поля увеличивается и снова уменьшается при новом столкновении. В результате этого в проводнике устанавливается равномерное движение потока электронов со скоростью нескольких долей сантиметра в секунду. Следовательно, электроны, проходя по проводнику, всегда встречают с его стороны сопротивление своему движению. При прохождении электрического тока через проводник последний нагревается.

Электрическое сопротивление

Электрическим сопротивлением проводника, которое обозначается латинской буквой r
, называется свойство тела или среды превращать электрическую энергию в тепловую при прохождении по нему электрического тока.

На схемах электрическое сопротивление обозначается так, как показано на рисунке 1, а
.

Переменное электрическое сопротивление, служащее для изменения тока в цепи, называется реостатом
. На схемах реостаты обозначаются как показано на рисунке 1, б
. В общем виде реостат изготовляется из проволоки того или иного сопротивления, намотанной на изолирующем основании. Ползунок или рычаг реостата ставится в определенное положение, в результате чего в цепь вводится нужное сопротивление.

Длинный проводник малого поперечного сечения создает току большое сопротивление. Короткие проводники большого поперечного сечения оказывают току малое сопротивление.

Если взять два проводника из разного материала, но одинаковой длины и сечения, то проводники будут проводить ток по-разному. Это показывает, что сопротивление проводника зависит от материала самого проводника.

Температура проводника также оказывает влияние на его сопротивление. С повышением температуры сопротивление металлов увеличивается, а сопротивление жидкостей и угля уменьшается. Только некоторые специальные металлические сплавы (манганин, констаитан, никелин и другие) с увеличением температуры своего сопротивления почти не меняют.

Итак, мы видим, что электрическое сопротивление проводника зависит от: 1) длины проводника, 2) поперечного сечения проводника, 3) материала проводника, 4) температуры проводника.

За единицу сопротивления принят один Ом. Ом часто обозначается греческой прописной буквой Ω (омега). Поэтому вместо того чтобы писать «Сопротивление проводника равно 15 Ом», можно написать просто: r
= 15 Ω.
1 000 Ом называется 1 килоом
(1кОм, или 1кΩ),
1 000 000 Ом называется 1 мегаом
(1мгОм, или 1МΩ).

При сравнении сопротивления проводников из различных материалов необходимо брать для каждого образца определенную длину и сечение. Тогда мы сможем судить о том, какой материал лучше или хуже проводит электрический ток.

Видео 1. Сопротивление проводников

Удельное электрическое сопротивление

Сопротивление в омах проводника длиной 1 м, сечением 1 мм² называется удельным сопротивлением
и обозначается греческой буквой ρ
(ро).

В таблице 1 даны удельные сопротивления некоторых проводников.

Таблица 1

Удельные сопротивления различных проводников

Из таблицы видно, что железная проволока длиной 1 м и сечением 1 мм² 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 мм². Серебро – лучший проводник, но стоимость серебра исключает возможность его массового применения. После серебра в таблице идет медь: 1 м медной проволоки сечением 1 мм² 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 мм².

Пример 1.
Определить сопротивление 200 м железной проволоки сечением 5 мм².

Пример 2.
Вычислить сопротивление 2 км алюминиевой проволоки сечением 2,5 мм².

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 мм². Определить необходимую длину проволоки.

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

Пример 5.
Проволока сечением 0,5 мм² 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.

Изменение сопротивления проводника при его нагревании, приходящееся на 1 Ом первоначального сопротивления и на 1° температуры, называется температурным коэффициентом сопротивления
и обозначается буквой α.

Если при температуре t
0 сопротивление проводника равно r
0 , а при температуре t
равно r t
, 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).

Таблица 2

Значения температурного коэффициента для некоторых металлов

Из формулы температурного коэффициента сопротивления определим r t
:

r t
= r
0 .

Пример 6.
Определить сопротивление железной проволоки, нагретой до 200°C, если сопротивление ее при 0°C было 100 Ом.

r t
= r
0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 Ом.

Пример 7.
Термометр сопротивления, изготовленный из платиновой проволоки, в помещении с температурой 15°C имел сопротивление 20 Ом. Термометр поместили в печь и через некоторое время было измерено его сопротивление. Оно оказалось равным 29,6 Ом. Определить температуру в печи.

Электрическая проводимость

До сих пор мы рассматривали сопротивление проводника как препятствие, которое оказывает проводник электрическому току. Но все же ток по проводнику проходит. Следовательно, кроме сопротивления (препятствия), проводник обладает также способностью проводить электрический ток, то есть проводимостью.

Чем большим сопротивлением обладает проводник, тем меньшую он имеет проводимость, тем хуже он проводит электрический ток, и, наоборот, чем меньше сопротивление проводника, тем большей проводимостью он обладает, тем легче току пройти по проводнику. Поэтому сопротивление и проводимость проводника есть величины обратные.

Из математики известно, что число, обратное 5, есть 1/5 и, наоборот, число, обратное 1/7, есть 7. Следовательно, если сопротивление проводника обозначается буквой r
, то проводимость определяется как 1/r
. Обычно проводимость обозначается буквой g.

Электрическая проводимость измеряется в (1/Ом) или в сименсах.

Пример 8.
Сопротивление проводника равно 20 Ом. Определить его проводимость.

Если r
= 20 Ом, то

Пример 9.
Проводимость проводника равна 0,1 (1/Ом). Определить его сопротивление,

Если g = 0,1 (1/Ом), то r
= 1 / 0,1 = 10 (Ом)

Электрический ток I в любом веществе создается движением заряженных частиц в определенном направлении за счет приложения внешней энергии (разности потенциалов U). Каждое вещество обладает индивидуальными свойствами, по-разному влияющими на прохождение тока в нем. Эти свойства оцениваются электрическим сопротивлением R.

Георг Ом эмпирическим путем определил факторы, влияющие на величину электрического сопротивления вещества, вывел от напряжения и тока, которая названа его именем. Единица измерения сопротивления в международной системе СИ названа его именем. 1 Ом — это величина сопротивления, замеренного при температуре 0 О С у однородного ртутного столба длиной 106,3 см с площадью поперечного сечения в 1 мм 2 .

Определение

Чтобы оценить и применять на практике материалы для изготовления электротехнических устройств, введен термин «удельное сопротивление проводника»
. Добавленное прилагательное «удельное» указывает на фактор использования эталонной величины объема, принятой для рассматриваемого вещества. Это позволяет оценивать электрические параметры разных материалов.

При этом учитывают, что сопротивление проводника возрастает при увеличении его длины и уменьшении поперечного сечения. В системе СИ используется объем однородного проводника с длиной 1 метр и поперечным сечением 1м 2 . В технических расчетах применяется устаревшая, но удобная внесистемная единица объема, состоящая из длины 1 метр и площади 1мм 2 . Формула удельного сопротивления ρ представлена на рисунке.

Для определения электрических свойств веществ, введена еще одна характеристика — удельная проводимость б. Она обратно пропорциональна значению удельного сопротивления, определяет способность материала проводить электрический ток: б =1/ρ.

Как удельное сопротивление зависит от температуры

На величину проводимости материала влияет его температура. Разные группы веществ ведут себя не одинаково при нагреве или охлаждении. Это свойство учитывают в электрических проводах, работающих на открытом воздухе в жару и холод.

Материал и удельное сопротивление провода подбираются с учетом условий его эксплуатации.

Возрастание сопротивления проводников прохождению тока при нагреве объясняется тем, что с повышением температуры металла в нем увеличивается интенсивность передвижения атомов и носителей электрических зарядов во всех направлениях, что создает лишние препятствия для движения заряженных частиц в одну сторону, снижает величину их потока.

Если уменьшать температуру металла, то условия для прохождения тока улучшаются. При охлаждении до критической температуры во многих металлах проявляется явление сверхпроводимости, когда их электрическое сопротивление практически равно нулю. Это свойство широко используется в мощных электромагнитах.

Влияние температуры на проводимость металла используется электротехнической промышленностью при изготовлении обыкновенных ламп накаливания. Их при прохождении тока нагревается до такого состояния, что излучает световой поток. В обычных условиях удельное сопротивление нихрома составляет около 1,05÷1,4 (ом ∙мм 2)/м.

При включении лампочки под напряжение через нить проходит большой ток, который очень быстро разогревает металл. Одновременно возрастает сопротивление электрической цепи, ограничивающее первоначальный ток до номинального значения, необходимого для получения освещения. Таким способом осуществляется простое регулирование силы тока через нихромовую спираль, отпадает необходимость применения сложной пускорегулирующей аппаратуры, используемой в светодиодных и люминесцентных источниках.

Как используется удельное сопротивление материалов в технике

Цветные благородные металлы обладают лучшими свойствами электрической проводимости. Поэтому ответственные контакты в электротехнических устройствах выполняют из серебра. Но это увеличивает конечную стоимость всего изделия. Наиболее приемлемый вариант — использование более дешевых металлов. Например, удельное сопротивление меди, равное 0,0175 (ом ∙мм 2)/м, вполне подходит для таких целей.

Благородные металлы
— золото, серебро, платина, палладий, иридий,
родий, рутений и осмий, получившие название главным образом благодаря высокой химической стойкости и красивому
внешнему виду в ювелирных изделиях.
Кроме того, золото, серебро и платина
обладают высокой пластичностью, а металлы платиновой группы — тугоплавкостью и,
как и золото, химической инертностью. Эти достоинства благородных металлов сочетаются.

Медные сплавы, обладающие хорошей проводимостью, используются для изготовления шунтов, ограничивающих протекание больших токов через измерительную головку мощных амперметров.

Удельное сопротивление алюминия 0,026÷0,029 (ом ∙мм 2)/м чуть выше, чем у меди, но производство и стоимость этого металла ниже. К тому он же легче. Это объясняет его широкое применение в энергетике для изготовления проводов, работающих на открытом воздухе, и жил кабелей.

Удельное сопротивление железа 0,13 (ом ∙мм 2)/м также допускает его применение для передачи электрического тока, но при этом возникают бо́льшие потери мощности. Стальные сплавы обладают повышенной прочностью. Поэтому в алюминиевые воздушные провода высоковольтных линий электропередач вплетают стальные нити, которые предназначены для противостояния нагрузкам, действующим на разрыв.

Особенно актуально это при образовании наледи на проводах или сильных порывах ветра.

Часть сплавов, например, константин и никелин обладают термостабильными резистивными характеристиками в определенном диапазоне. У никелина удельное электрическое сопротивление практически не меняется от 0 до 100 градусов по Цельсию. Поэтому спирали для реостатов изготавливают из никелина.

В измерительных приборах широко применяется свойство строгого изменения значений удельного сопротивления платины от ее температуры. Если через платиновый проводник пропускать электрический ток от стабилизированного источника напряжения и вычислять значение сопротивления, то оно будет указывать температуру платины. Это позволяет градуировать шкалу в градусах, соответствующих значениям Омам. Этот способ позволяет измерять температуру с точностью до долей градусов.

Иногда для решения практических задач требуется узнать полное или удельное сопротивление кабеля
. Для этого в справочниках на кабельную продукцию приводятся значения индуктивного и активного сопротивления одной жилы для каждого значения поперечного сечения. С их помощью рассчитываются допустимые нагрузки, выделяемая теплота, определяются допустимые условия эксплуатации и подбираются эффективные защиты.

На удельную проводимость металлов оказывает влияние способ их обработки. Использование давления для пластической деформации нарушает структуру кристаллической решетки, увеличивает число дефектов и повышает сопротивление. Для его уменьшения применяют рекристаллизационный отжиг.

Растяжения или сжатия металлов вызывают в них упругую деформацию, от которой уменьшаются амплитуды тепловых колебаний электронов, а сопротивление несколько снижается.

При проектировании систем заземления необходимо учитывать . Оно имеет отличия в определении от вышеперечисленного метода и измеряется в единицах системы СИ — Ом∙метр. С его помощью оценивают качество растекания электрического тока внутри земли.

На удельную проводимость грунта влияют многие факторы, включая влажность почвы, плотность, размеры ее частиц, температуру, концентрацию солей, кислот и щелочей.

Поэтому важно знать параметры всех используемых элементов и материалов. И не только электрические, но и механические. И иметь в распоряжении какие-то удобные справочные материалы, позволяющие сравнивать характеристики разных материалов и выбирать для проектирования и работы именно то, что будет оптимальным в конкретной ситуации.
В линиях передачи энергии, где задачей ставится наиболее продуктивно, то есть с высоким КПД, довести энергию до потребителя, учитывается как экономика потерь, так и механика самих линий. От механики — то есть устройства и расположения проводников, изоляторов, опор, повышающих/понижающих трансформаторов, веса и прочности всех конструкций, включая провода, растянутые на больших расстояниях, а также от выбранных для выполнения каждого элемента конструкции материалов, зависит и конечная экономическая эффективность линии, ее работы и затрат на эксплуатацию. Кроме того, в линиях, передающих электроэнергию, более высоки требования на обеспечение безопасности как самих линий, так и всего окружающего, где они проходят. А это добавляет затрат как на обеспечение проводки электроэнергии, так и на дополнительный запас прочности всех конструкций.

Для сравнения данные обычно приводятся к единому, сопоставимому виду. Зачастую к таким характеристикам добавляется эпитет «удельный», а сами значения рассматриваются на неких унифицированных по физическим параметрам эталонах. Например, удельное электрическое сопротивление — это сопротивление (ом) проводника, выполненного из какого-то металла (меди, алюминия, стали, вольфрама, золота), имеющего единичную длину и единичное сечение в используемой системе единиц измерения (обычно в СИ). Кроме того, оговаривается температура, так как при нагревании сопротивление проводников может вести себя по-разному. За основу берутся нормальные средние условия эксплуатации — при 20 градусах Цельсия. А там, где важны свойства при изменении параметров среды (температуры, давления), вводятся коэффициенты и составляются дополнительные таблицы и графики зависимостей.

Виды удельного сопротивления

Так как сопротивление бывает:

  • активное — или омическое, резистивное, — происходящее от затрат электроэнергии на нагревание проводника (металла) при прохождении в нем электрического тока, и
  • реактивное — емкостное или индуктивное, — которое происходит от неизбежных потерь на создание всякими изменениями тока, проходящего через проводник электрических полей, то и удельное сопротивление проводника бывает двух разновидностей:
  1. Удельное электрическое сопротивление постоянному току (имеющее резистивный характер) и
  2. Удельное электрическое сопротивление переменному току (имеющее реактивный характер).

Здесь удельное сопротивление 2 типа является величиной комплексной, оно состоит из двух компонент ТП — активной и реактивной, так как резистивное сопротивление существует всегда при прохождении тока, независимо от его характера, а реактивное бывает только при любом изменении тока в цепях. В цепях постоянного тока реактивное сопротивление возникает только при переходных процессах, которые связаны с включением тока (изменение тока от 0 до номинала) или выключением (перепад от номинала до 0). И их учитывают обычно только при проектировании защиты от перегрузок.

В цепях же переменного тока явления, связанные с реактивными сопротивлениями, гораздо более многообразны. Они зависят не только от собственно прохождения тока через некоторое сечение, но и от формы проводника, причем зависимость не является линейной.

Дело в том, что переменный ток наводит электрическое поле как вокруг проводника, по которому протекает, так и в самом проводнике. И от этого поля возникают вихревые токи, которые дают эффект «выталкивания» собственно основного движения зарядов, из глубины всего сечения проводника на его поверхность, так называемый «скин-эффект» (от skin — кожа). Получается, вихревые токи как бы «воруют» у проводника его сечение. Ток течет в некотором слое, близком к поверхности, остальная толщина проводника остается неиспользуемой, она не уменьшает его сопротивление, и увеличивать толщину проводников просто нет смысла. Особенно на больших частотах. Поэтому для переменного тока измеряют сопротивления в таких сечениях проводников, где все его сечение можно считать приповерхностным. Такой провод называется тонким, его толщина равна удвоенной глубине этого поверхностного слоя, куда вихревые токи и вытесняют текущий в проводнике полезный основной ток.

Разумеется, уменьшением толщины круглых в сечении проводов не исчерпывается эффективное проведение переменного тока. Проводник можно утончить, но при этом сделать его плоским в виде ленты, тогда сечение будет выше, чем у круглого провода, соответственно, и сопротивление ниже. Кроме того, простое увеличение площади поверхности даст эффект увеличения эффективного сечения. Того же можно добиться, используя многожильный провод вместо одножильного, к тому же, многожилка по гибкости превосходит одножилку, что часто тоже бывает ценно. С другой стороны, принимая во внимание скин-эффект в проводах, можно сделать провода композитными, выполнив сердцевину из металла, обладающего хорошими прочностными характеристиками, например, стали, но невысокими электрическими. При этом поверх стали делается алюминиевая оплетка, имеющая меньшее удельное сопротивление.

Кроме скин-эффекта на протекание переменного тока в проводниках влияет возбуждение вихревых токов в окружающих проводниках. Такие токи называются токами наводки, и они наводятся как в металлах, не играющих роль проводки (несущие элементы конструкций), так и в проводах всего проводящего комплекса — играющих роль проводов других фаз, нулевых, заземляющих.

Все перечисленные явления встречаются во всех конструкциях, связанных с электричеством, это еще более усиливает важность иметь в своем распоряжении сводные справочные сведения по самым разным материалам.

Удельное сопротивление для проводников измеряется очень чувствительными и точными приборами, так как для проводки и выбираются металлы, имеющие самое низкое сопротивление -порядка ом *10 -6 на метр длины и кв. мм. сечения. Для измерения же удельного сопротивления изоляции нужны приборы, наоборот, имеющие диапазоны очень больших значений сопротивления — обычно это мегомы. Понятно, что проводники обязаны хорошо проводить, а изоляторы хорошо изолировать.

Таблица

Таблица удельных сопротивлений проводников (металлов и сплавов)

Материал провод-ника

Состав (для сплавов)

Удельное сопротивление ρ
мом × мм 2 / м

медь, цинк, олово, никель, свинец, марганец, железо и др.

Алюминий

Вольфрам

Молибден

медь, олово, алюминий, кремний, бериллий, свинец и др. (кроме цинка)

железо, углерод

медь, никель, цинк

Манганин

медь, никель, марганец

Константан

медь, никель, алюминий

никель, хром, железо, марганец

железо, хром, алюминий, кремний, марганец

Железо как проводник в электротехнике

Железо — самый распространенный в природе и технике металл (после водорода, который металлом тоже является). Он и самый дешевый, и имеет прекрасные прочностные характеристики, поэтому применяется повсюду как основа прочности различных конструкций.

В электротехнике в качестве проводника железо используется в виде стальных гибких проводов там, где нужна физическая прочность и гибкость, а нужное сопротивление может быть достигнуто за счет соответствующего сечения.

Имея таблицу удельных сопротивлений различных металлов и сплавов, можно посчитать сечения проводов, выполненных из разных проводников.

В качестве примера попробуем найти электрически эквивалентное сечение проводников из разных материалов: проволоки медной, вольфрамовой, никелиновой и железной. За исходную возьмем проволоку алюминиевую сечением 2,5 мм.

Нам нужно, чтобы на длине в 1 м сопротивление провода из всех этих металлов равнялось сопротивлению исходной. Сопротивление алюминия на 1 м длины и 2,5 мм сечения будет равно

Где R
– сопротивление, ρ
– удельное сопротивление металла из таблицы, S
– площадь сечения, L
– длина.

Подставив исходные значения, получим сопротивление метрового куска провода алюминия в омах.

После этого разрешим формулу относительно S

Будем подставлять значения из таблицы и получать площади сечений для разных металлов.

Так как удельное сопротивление в таблице измерено на проводе длиной в 1 м, в микроомах на 1 мм 2 сечения, то у нас и получилось оно в микроомах. Чтобы получить его в омах, нужно умножить значение на 10 -6 . Но число ом с 6 нулями после запятой нам получать совсем не обязательно, так как конечный результат все равно находим в мм 2 .

Как видим, сопротивление железа достаточно большое, проволока получается толстая.

Но существуют материалы, у которых оно еще больше, например, никелин или константан.

При замыкании электрической цепи, на зажимах которой имеется разность потенциалов, возникает электрический ток. Свободные электроны под влиянием электрических сил поля перемещаются вдоль проводника. В своем движении электроны наталкиваются на атомы проводника и отдают им запас своей кинетической энергии. Скорость движения электронов непрерывно изменяется: при столкновении электронов с атомами, молекулами и другими электронами она уменьшается, потом под действием электрического поля увеличивается и снова уменьшается при новом столкновении. В результате этого в проводнике устанавливается равномерное движение потока электронов со скоростью нескольких долей сантиметра в секунду. Следовательно, электроны, проходя по проводнику, всегда встречают с его стороны сопротивление своему движению. При прохождении электрического тока через проводник последний нагревается.

Электрическое сопротивление

Электрическим сопротивлением проводника, которое обозначается латинской буквой r
, называется свойство тела или среды превращать электрическую энергию в тепловую при прохождении по нему электрического тока.

На схемах электрическое сопротивление обозначается так, как показано на рисунке 1, а
.

Переменное электрическое сопротивление, служащее для изменения тока в цепи, называется реостатом
. На схемах реостаты обозначаются как показано на рисунке 1, б
. В общем виде реостат изготовляется из проволоки того или иного сопротивления, намотанной на изолирующем основании. Ползунок или рычаг реостата ставится в определенное положение, в результате чего в цепь вводится нужное сопротивление.

Длинный проводник малого поперечного сечения создает току большое сопротивление. Короткие проводники большого поперечного сечения оказывают току малое сопротивление.

Если взять два проводника из разного материала, но одинаковой длины и сечения, то проводники будут проводить ток по-разному. Это показывает, что сопротивление проводника зависит от материала самого проводника.

Температура проводника также оказывает влияние на его сопротивление. С повышением температуры сопротивление металлов увеличивается, а сопротивление жидкостей и угля уменьшается. Только некоторые специальные металлические сплавы (манганин, констаитан, никелин и другие) с увеличением температуры своего сопротивления почти не меняют.

Итак, мы видим, что электрическое сопротивление проводника зависит от: 1) длины проводника, 2) поперечного сечения проводника, 3) материала проводника, 4) температуры проводника.

За единицу сопротивления принят один Ом. Ом часто обозначается греческой прописной буквой Ω (омега). Поэтому вместо того чтобы писать «Сопротивление проводника равно 15 Ом», можно написать просто: r
= 15 Ω.
1 000 Ом называется 1 килоом
(1кОм, или 1кΩ),
1 000 000 Ом называется 1 мегаом
(1мгОм, или 1МΩ).

При сравнении сопротивления проводников из различных материалов необходимо брать для каждого образца определенную длину и сечение. Тогда мы сможем судить о том, какой материал лучше или хуже проводит электрический ток.

Видео 1. Сопротивление проводников

Удельное электрическое сопротивление

Сопротивление в омах проводника длиной 1 м, сечением 1 мм² называется удельным сопротивлением
и обозначается греческой буквой ρ
(ро).

В таблице 1 даны удельные сопротивления некоторых проводников.

Таблица 1

Удельные сопротивления различных проводников

Из таблицы видно, что железная проволока длиной 1 м и сечением 1 мм² 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 мм². Серебро – лучший проводник, но стоимость серебра исключает возможность его массового применения. После серебра в таблице идет медь: 1 м медной проволоки сечением 1 мм² 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 мм².

Пример 1.
Определить сопротивление 200 м железной проволоки сечением 5 мм².

Пример 2.
Вычислить сопротивление 2 км алюминиевой проволоки сечением 2,5 мм².

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 мм². Определить необходимую длину проволоки.

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

Пример 5.
Проволока сечением 0,5 мм² 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.

Изменение сопротивления проводника при его нагревании, приходящееся на 1 Ом первоначального сопротивления и на 1° температуры, называется температурным коэффициентом сопротивления
и обозначается буквой α.

Если при температуре t
0 сопротивление проводника равно r
0 , а при температуре t
равно r t
, 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).

Таблица 2

Значения температурного коэффициента для некоторых металлов

Из формулы температурного коэффициента сопротивления определим r t
:

r t
= r
0 .

Пример 6.
Определить сопротивление железной проволоки, нагретой до 200°C, если сопротивление ее при 0°C было 100 Ом.

r t
= r
0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 Ом.

Пример 7.
Термометр сопротивления, изготовленный из платиновой проволоки, в помещении с температурой 15°C имел сопротивление 20 Ом. Термометр поместили в печь и через некоторое время было измерено его сопротивление. Оно оказалось равным 29,6 Ом. Определить температуру в печи.

Электрическая проводимость

До сих пор мы рассматривали сопротивление проводника как препятствие, которое оказывает проводник электрическому току. Но все же ток по проводнику проходит. Следовательно, кроме сопротивления (препятствия), проводник обладает также способностью проводить электрический ток, то есть проводимостью.

Чем большим сопротивлением обладает проводник, тем меньшую он имеет проводимость, тем хуже он проводит электрический ток, и, наоборот, чем меньше сопротивление проводника, тем большей проводимостью он обладает, тем легче току пройти по проводнику. Поэтому сопротивление и проводимость проводника есть величины обратные.

Из математики известно, что число, обратное 5, есть 1/5 и, наоборот, число, обратное 1/7, есть 7. Следовательно, если сопротивление проводника обозначается буквой r
, то проводимость определяется как 1/r
. Обычно проводимость обозначается буквой g.

Электрическая проводимость измеряется в (1/Ом) или в сименсах.

Пример 8.
Сопротивление проводника равно 20 Ом. Определить его проводимость.

Если r
= 20 Ом, то

Пример 9.
Проводимость проводника равна 0,1 (1/Ом). Определить его сопротивление,

Если g = 0,1 (1/Ом), то r
= 1 / 0,1 = 10 (Ом)

удельное сопротивление, применение, состав, температура плавления

Манганин – сплав красного цвета, производящийся на основе меди. Он относится к категории металлов с высоким электрическим сопротивлением. В состав сплава может входить небольшое количество меди, марганца и никеля, что повышает его прочность и термостойкость. Манганин был открыт в 1880-х гг. и активно используется в современной промышленности.

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.

При термической обработке фиксируется величина электрического сопротивления. Среднее значение этого параметра составляет 450 Ом/м. Плотность равняется 8000 кг/см3. Предельная рабочая температура сплава достигает 200 °C. При превышении этих значений его характеристики ухудшаются на 10 – 20%.

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 материала Удельное сопротивление, Ом/м Термическая ЭДС, мВ/°C Максимальная рабочая температура, °C Температура плавления, °C
Манганин 450 2 100 – 200 960
Константан 480 50 450 – 500 1260
Нихром 1000 110 1000 1100

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.

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.

Применение сплава

Манганин нашел широкое применение в электронике. Он используется при создании высокоточных резисторов, мостовых схем и шунтов. Благодаря высокому удельному сопротивлению, материал применяется при изготовлении комплектующих для электроизмерительных приборов: гальванометров, амперметров, вольтметров и ваттметров. Он позволяет устройству точнее фиксировать изменения электротока.

Манганиновая проволока

Также манганин применяется при изготовлении проволочных механизмов. С помощью этого металла можно производить проволоки и металлические ленты разной длины и толщины. Он используется при производстве обмоточных проводов с изоляцией от натурального шелка, покрытых специальной эмалью.В зависимости от химического состава сырья меняются свойства проволок. При наличии алюминиевых примесей улучшаются механические характеристики, что позволяет использовать проволочные механизмы в кабельной промышленности. Твердый манганин, обладающий большой прочностью, используют для изготовления каркасов и внешних оболочек, мягкий – для внутреннего наполнения.

Благодаря наличию электрических свойств, сплав применяется при производстве прецизионных резисторов, являющихся главными компонентами электрометров. Изготовленные приспособления обладают устойчивым коэффициентом удельного сопротивления, что позволяет избежать появления термоэлектрических токов.

Константан. Свойства, применение, химический состав, марки

ПРОДУКЦИЯ

 

Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

 

8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

(800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54

e-mail: [email protected]

Нихром

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Фехраль

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Нихром в изоляции

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Титан

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Вольфрам

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Молибден

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Кобальт

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Термопарная проволока

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Провода термопарные

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Никель

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Монель

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Константан

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Мельхиор

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Твердые сплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Порошки металлов

Продукция

Цены

Стандарты

Статьи

Фото







Нержавеющая сталь

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото







Жаропрочные сплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Ферросплавы

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото






Олово

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Тантал

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Ниобий

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Ванадий

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Хром

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Рений

Продукция

Описание

Цены

Стандарты

Статьи

Фото





Прецизионные сплавы

Продукция

Описание

Магнитомягкие

Магнитотвердые

С заданным ТКЛР

С заданной упругостью

С высоким эл. сопротивлением

Сверхпроводники

Термобиметаллы






Константан можно отнести к сплавам с высоким электрическим сопротивлением и одновременно к термоэлектродным медно-никелевым сплавам. Он используется в качестве нагревателей электрических печей, электродов термопар и удлиняющих проводов. На странице представлено описание данного материала: физические свойства, области применения, марки, виды продукции.

Основные сведения

Константан — термостабильный электротехнический медно-никелевый сплав, состоящий из следующих элементов: никель (Ni), марганец (Mn), медь (Cu). Хорошо поддается обработке. Используется для изготовления термопар, реостатов и электронагревательных элементов с рабочей температурой до 400-500 °C, измерительных приборов низкого класса точности.

История создания

Константан впервые был получен в 1888 году американским изобретателем Эдвардом Вестоном. Он использовал данный сплав в качестве материала для катушек электроизмерительных приборов, сопротивление которого не зависит от температуры. Изобретатель назвал его «Сплав №2», но немецкие производители, у которых он разместил заказ на производство проволоки из нового материала, дали ему собственное наименование «Константан» под которым он известен в настоящее время.

Свойства константана

Сплав имеет высокое удельное электрическое сопротивление, которое составляет 0,45-0,52 мкОм·м и малый температурный коэффициент электрического сопротивления — от -0,02·10-3 до +0,06·10-3 °С-1 (по ГОСТ 5307-77). Благодаря таким малым значениям указанного коэффициента данный материал практически не изменяет свое сопротивление с изменением температуры.

Еще одним важным свойством указанного сплава является ТЭДС (термоэлектродвижущая сила). Он в паре с хромелем, а также с медью и железом развивает достаточно высокую ТЭДС.

Константан хорошо поддается механической обработке, что говорит о его высоких технологических свойствах.

Свойство Значение
Плотность, г/см3 8,8-8,9
Температура плавления, °С 1260
Удельное электрическое сопротивление, мкОм·м 0,45-0,52
Магнитность Не магнитен
Твердость, НВ 75-90 (после отжига)
155
Температурный коэффициент линейного расширения, °С-1 в интервале 20-100 °С 14,4·10-6
Температурный коэффициент электрического сопротивления, °C-1 от -0,02·10-3 до +0,06·10-3

Марки константана

Константан выпускается под маркой МНМц 40-1,5. Самым весомым компонентом в составе указанной марки является медь (Cu) ~59%, далее следует никель (Ni) 39-41% и марганец (Mn) 1-2%.

Достоинства / недостатки

    Достоинства:

  • имеет высокое электрическое сопротивление;
  • имеет малое значение температурного коэффициента электрического сопротивления;
  • обладает высокой ТЭДС в паре с некоторыми металлами и сплавами;
  • обладает хорошими технологическими свойствами.
    Недостатки:

  • имеет сравнительно низкую температуру плавления.

Области применения константана

Области применения медно-никелевого сплава константан обусловлены его свойствами. Первым практически полезным свойством является высокое электрическое сопротивление. Оно позволяет использовать данный материал для изготовления нагревателей электрических печей. Поскольку температура плавления относительно невелика, то максимальная рабочая температура нагревателей составляет 500 °C. Также указанное свойство позволяет производить из константана реостаты (элементы сопротивления).

Вторым важным с практической точки зрения свойством является низкая зависимость электрического сопротивления от температуры. Данная особенность позволяет использовать указанный сплав в тех случаях, когда важно обеспечить стабильность электросопротивления.

Константан в паре с медью, сплавом хромель и железом развивает достаточно высокую термо-электродвижущую силу, которая может быть учтена измерительным прибором. Указанное свойство позволяет использовать данный медно-никелевый сплав для изготовления термопар хромель-константан, медь-константан, железо-константан. Также из него производят удлиняющие провода.

Продукция из константана

Основными видами продукции, которые выпускает промышленность, являются проволока, нить (проволока малых диаметров) и лента (полоса). Константановая проволока, нить, а также константановая лента или полоса используются для изготовления проволочных и ленточных нагревателей электрических печей, а также резистивных элементов. Нить и проволока также применяются в электротехнике и приборах для измерения температуры.

Сплавы высокого сопротивления

Дата публикации: .
Категория: Статьи.

Сплавы с высоким электрическим сопротивлением делятся на три группы:

  1. Сплавы для магазинов сопротивлений, различных эталонов, добавочных сопротивлений, шунтов;
  2. Сплавы для сопротивлений и реостатов;
  3. Сплавы для электронагревательных приборов и печей.

К сплавам первой группы предъявляют следующие требования: высокое удельное сопротивление, близкий к нулю температурный коэффициент сопротивления, малая термоэлектродвижущая сила в сочетании с другими металлами (особенно с медью), постоянство сопротивления во времени, высокая стойкость против коррозии. К сплавам этой группы относятся сплавы на основе меди – манганин и константан.

Манганин

Сплав коричнево-красноватого цвета, состоящий из 86 % меди, 12 % марганца и 2 % никеля. Манганин имеет удельное сопротивление 0,42 – 0,43 Ом × мм² / м, плотность 8,4 кг/дм³, прочность на разрыв 40 – 55 кг/мм², очень малые температурный коэффициент сопротивления и термо-ЭДС (электродвижущую силу), допустимую рабочую температуру не выше 60 °С. Манганин является лучшим материалом для изготовления магазинов сопротивлений, образцовых сопротивлений и шунтов.

Константан

Сплав 60 % меди и 40 % никеля. Константан имеет удельное сопротивление 0,5 Ом × мм² / м, плотность 8,9 кг/дм³, прочность на разрыв 40 – 50 кг/мм².

Константан применяется для изготовления реостатов и электронагревательных сопротивлений, если их рабочая температура не превышает 400 – 450 °С.

Константан в сочетании с медью имеет высокую термо-ЭДС и поэтому не может быть применен для изготовления эталонных сопротивлений к точным приборам, так как эта дополнительная ЭДС будет искажать показания приборов. Это свойство константана используется при изготовлении термопар для измерения температур порядка несколько сотен градусов.

Сплав для реостатов или для сопротивлений должен быть дешевым, иметь большое удельное сопротивление и малый температурный коэффициент сопротивления. Для этих целей применяют сплавы на медной основе, например константан, никелин и другие.

Для удешевления материала никель в реостатных сплавах заменен цинком и железом. Сплавы, применяемые для электронагревательных приборов и печей, должны хорошо обрабатываться, быть механически прочными, дешевыми, иметь высокое удельное сопротивление и длительное время работать при высокой температуре без окисления.

При нагреве металла на его поверхности образуется оксидная пленка, которая должна предотвратить дальнейшее разрушение металла. Металлы – медь, железо и кобальт – имеют пористую оксидную пленку, поэтому при нагревании они быстро разрушаются. Такие металлы, как никель, хром и алюминий, покрываются при нагреве плотной оксидной пленкой, поэтому жароупорные сплавы делают на основе этих металлов.

Нихром

Сплав никеля и хрома. К нихромам относится также ферронихром, который, кроме никеля и хрома, содержит железо (58 – 62 % никеля, 15 – 17 % хрома, остальное – железо). Плотность нихрома 8,4 кг/дм³, прочность на разрыв 70 кг/мм², удельное сопротивление около 1,0 Ом × мм² / м. Нихром выпускается в виде проволоки и ленты, которые идут на изготовление спиралей электронагревательных приборов и печей, имеющих рабочую температуру до 1000 °С.

Фехраль

Сплав 12 – 15 % хрома, 3 – 5 % алюминия, остальное железо. Фехраль имеет плотность 7,5 кг/дм³, прочность на разрыв 70 кг/мм² и удельное сопротивление около 1,2 Ом × мм² / м. Рабочая температура фехраля около 800 °С.

Хромаль

Сплав 28 – 30 % алюминия, остальное железо. Прочность хромаля на разрыв 80 кг/мм², удельное сопротивление 1,3 – 1,4 Ом × мм² / м, допустимая рабочая температура 1250 °С.

Источник: Кузнецов М. И., «Основы электротехники» — 9-е издание, исправленное — Москва: Высшая школа, 1964 — 560с.

Таблица удельного сопротивления / Диаграмма для обычных материалов

Таблица удельного электрического сопротивления материалов, которые могут использоваться в электрических и электронных компонентах, включая удельное сопротивление меди, удельное сопротивление латуни и удельное сопротивление алюминия.


Учебное пособие по сопротивлению Включает:
Что такое сопротивление
Закон Ома
Удельное сопротивление
Таблица удельного сопротивления для обычных материалов
Температурный коэффициент сопротивления
Электрическая проводимость
Последовательные и параллельные резисторы
Таблица параллельных резисторов
Калькулятор параллельных резисторов


Таблица удельного электрического сопротивления ниже содержит значения удельного сопротивления для многих веществ, широко используемых в электронике.В частности, он включает удельное сопротивление меди, удельное сопротивление алюминия, золота и серебра.

Удельное электрическое сопротивление особенно важно, так как оно определяет его электрические характеристики и, следовательно, пригодность его для использования во многих электрических компонентах. Например, будет видно, что удельное сопротивление меди, удельное сопротивление алюминия и серебра и золота определяет, где используются эти металлы.

Чтобы сравнить способность различных материалов проводить электрический ток, используются значения удельного сопротивления.

Что означают значения удельного сопротивления

Чтобы иметь возможность сравнивать удельное сопротивление различных материалов, таких как медь и серебро, и других металлов и веществ, включая висмут, латунь и даже полупроводники, необходимо использовать стандартное измерение.

Определение удельного сопротивления гласит, что удельное сопротивление вещества — это сопротивление куба этого вещества, имеющего края единичной длины, при том понимании, что ток течет перпендикулярно противоположным граням и равномерно распределяется по ним.

Удельное сопротивление обычно измеряется в Омметрах. Это означает, что удельное сопротивление измеряется для куба материала размером метр в каждом направлении.

Таблица удельного сопротивления для обычных материалов

В таблице ниже приведены значения удельного сопротивления для различных материалов, в частности металлов, используемых в качестве проводящих ток.

Значения удельного сопротивления даны для материалов, включая медь, серебро, золото, алюминий, латунь и т.п.

Таблица удельного электрического сопротивления для обычных материалов
Материал Удельное электрическое сопротивление при 20 ° C
Ом · м
Алюминий 2.8 х 10 -8
Сурьма 3,9 x 10 -7
висмут 1,3 x 10 -6
Латунь ~ 0,6 — 0,9 x 10 -7
Кадмий 6 x 10 -8
Кобальт 5. 6 х 10 -8
Медь 1,7 x 10 -8
Золото 2,4 x 10 -8
Углерод (графит) 1 x 10 -5
Германий 4,6 х 10 -1
Утюг 1.0 х 10 -7
Свинец 1,9 x 10 -7
Манганин 4,2 x 10 -7
нихром 1,1 x 10 -6
Никель 7 x 10 -8
Палладий 1,0 x 10 -7
Платина 0.98 х 10 -7
Кварц 7 х 10 17
Кремний 6,4 х 10 2
Серебро 1,6 x 10 -8
Тантал 1,3 x 10 -7
Олово 1,1 x 10 -7
Вольфрам 4. 9 х 10 -8
цинк 5,5 x 10 -8

Удельное сопротивление материалов — лучшее

Видно, что удельное сопротивление меди и удельное сопротивление латуни низкое, и ввиду их стоимости по сравнению с серебром и золотом они становятся экономически эффективными материалами для использования во многих проводах. Удельное сопротивление меди и простота ее использования означают, что она также используется почти исключительно в качестве проводящего материала на печатных платах.

Иногда используется алюминий, в особенности медь, из-за их низкого удельного сопротивления. Большая часть проводов, используемых в наши дни для межсоединений, сделана из меди, так как она обеспечивает низкий уровень удельного сопротивления при приемлемой стоимости.

Удельное сопротивление золота также важно, потому что золото используется в некоторых критических областях, несмотря на его стоимость. Часто позолота встречается на высококачественных слаботочных разъемах, где оно обеспечивает наименьшее контактное сопротивление. Золотое покрытие очень тонкое, но даже в этом случае оно способно обеспечить требуемые характеристики в разъемах.

Серебро

имеет очень низкий уровень удельного сопротивления, но оно не так широко используется из-за его стоимости и тусклости, что может привести к более высокому контактному сопротивлению. Оксид может действовать как выпрямитель при некоторых обстоятельствах, которые могут вызывать некоторые неприятные проблемы в радиочастотных схемах, генерируя так называемые пассивные продукты интермодуляции.

Однако он использовался в некоторых катушках для радиопередатчиков, где низкое электрическое сопротивление серебра уменьшало потери. При использовании в этом приложении он обычно наносился только на существующий медный провод — скин-эффект, влияющий на высокочастотные сигналы, означал, что только поверхность провода использовалась для проведения высокочастотных электрических токов. Покрытие проволоки серебром значительно снизило затраты по сравнению с сплошной серебряной проволокой без какого-либо значительного снижения производительности.

Другие материалы в таблице удельного электрического сопротивления могут не иметь такого очевидного применения. Тантал присутствует в таблице, потому что он используется в конденсаторах — никель и палладий используются в торцевых соединениях многих компонентов поверхностного монтажа, таких как конденсаторы.

Кварц находит основное применение в качестве пьезоэлектрического резонансного элемента. Кристаллы кварца используются в качестве элементов определения частоты во многих генераторах, где его высокое значение Q позволяет создавать схемы с очень стабильной частотой.Они аналогичным образом используются в высокоэффективных фильтрах. Кварц имеет очень высокий уровень удельного сопротивления и не является хорошим проводником электричества, будучи классифицированным как изолятор.

Классификация удельного сопротивления проводников, изоляторов, полупроводников

Существует три широких классификации материалов с точки зрения их удельного сопротивления: проводники, полупроводники и изоляторы.

Сравнение удельного сопротивления проводников, полупроводников и изоляторов
Материал Типичный диапазон удельного сопротивления (Ом · м)
Проводники 10 -2 -10 -8
Полупроводники 10 -6 -10 6
Изоляторы 10 11 — 10 19

Эти цифры являются ориентировочными.Показатели для полупроводников будут сильно зависеть от уровня легирования.

Удельное электрическое сопротивление материалов — ключевой электрический параметр. Он определяет, можно ли эффективно использовать материалы во многих электрических и электронных приложениях. Это ключевой параметр, который используется для определения материалов, которые будут использоваться в электрических и электронных элементах.

Дополнительные основные понятия:
Напряжение
ток
Сопротивление
Емкость
Мощность
Трансформеры
RF шум
Децибел, дБ
Q, добротность

Вернуться в меню «Основные понятия».. .

Таблица удельного электрического сопротивления и проводимости

В этой таблице представлены удельное электрическое сопротивление и электрическая проводимость нескольких материалов.

Удельное электрическое сопротивление, обозначаемое греческой буквой ρ (ро), является мерой того, насколько сильно материал противодействует прохождению электрического тока. Чем ниже удельное сопротивление, тем легче материал пропускает электрический заряд.

Электропроводность — это величина, обратная удельному сопротивлению.Электропроводность — это мера того, насколько хорошо материал проводит электрический ток. Электропроводность может быть представлена ​​греческой буквой σ (сигма), κ (каппа) или γ (гамма).

Таблица удельного сопротивления и проводимости при 20 ° C

Материал ρ (Ом • м) при 20 ° C
Удельное сопротивление
σ (См / м) при 20 ° C
Электропроводность
Серебро 1.59 × 10 −8 6,30 × 10 7
Медь 1,68 × 10 −8 5,96 × 10 7
Медь отожженная 1,72 × 10 −8 5,80 × 10 7
Золото 2,44 × 10 −8 4,10 × 10 7
Алюминий 2,82 × 10 −8 3,5 × 10 7
Кальций 3.36 × 10 −8 2,98 × 10 7
Вольфрам 5. 60 × 10 −8 1,79 × 10 7
цинк 5,90 × 10 −8 1,69 × 10 7
Никель 6,99 × 10 −8 1,43 × 10 7
Литий 9,28 × 10 −8 1,08 × 10 7
Утюг 1.0 × 10 −7 1,00 × 10 7
Платина 1,06 × 10 −7 9,43 × 10 6
Олово 1,09 × 10 −7 9,17 × 10 6
Углеродистая сталь (10 10 ) 1,43 × 10 −7
Свинец 2,2 × 10 −7 4,55 × 10 6
Титан 4.20 × 10 −7 2,38 × 10 6
Электротехническая сталь с ориентированной зернистостью 4. 60 × 10 −7 2,17 × 10 6
Манганин 4,82 × 10 −7 2,07 × 10 6
Константан 4,9 × 10 −7 2,04 × 10 6
Нержавеющая сталь 6,9 × 10 −7 1.45 × 10 6
Меркурий 9,8 × 10 −7 1,02 × 10 6
нихром 1,10 × 10 −6 9,09 × 10 5
GaAs 5 × 10 −7 до 10 × 10 −3 5 × 10 −8 до 10 3
Углерод (аморфный) 5 × 10 −4 до 8 × 10 −4 1.От 25 до 2 × 10 3
Углерод (графит) 2,5 × 10 −6 до 5,0 × 10 −6 // базисная плоскость
3,0 × 10 −3 ⊥базальная плоскость
2–3 × 10 5 // базальная плоскость
3,3 × 10 2 ⊥ базальная плоскость
Карбон (алмаз) 1 × 10 12 ~ 10 −13
Германий 4,6 × 10 −1 2,17
Морская вода 2 × 10 −1 4. 8
Питьевая вода 2 × 10 1 до 2 × 10 3 5 × 10 −4 до 5 × 10 −2
Кремний 6,40 × 10 2 1,56 × 10 −3
Дерево (влажное) 1 × 10 3 до 4 10 −4 до 10 -3
Деионизированная вода 1,8 × 10 5 5.5 × 10 −6
Стекло 10 × 10 10 до 10 × 10 14 10 −11 до 10 −15
Твердая резина 1 × 10 13 10 −14
Древесина (сушка в духовке) 1 × 10 14 до 16 10 −16 до 10 -14
Сера 1 × 10 15 10 −16
Воздух 1. 3 × 10 16 до 3,3 × 10 16 3 × 10 −15 до 8 × 10 −15
Парафиновый воск 1 × 10 17 10 −18
Плавленый кварц 7,5 × 10 17 1,3 × 10 −18
ПЭТ 10 × 10 20 10 −21
тефлон 10 × 10 22 до 10 × 10 24 10 −25 до 10 −23

Факторы, влияющие на электропроводность

На проводимость или удельное сопротивление материала влияют три основных фактора:

  1. Площадь поперечного сечения: Если поперечное сечение материала велико, через него может проходить больший ток.Точно так же тонкое поперечное сечение ограничивает ток.
  2. Длина проводника: Короткий проводник позволяет току течь с большей скоростью, чем длинный провод. Это немного похоже на попытку переместить множество людей через коридор.
  3. Температура: Повышение температуры заставляет частицы вибрировать или больше двигаться. Увеличение этого движения (повышение температуры) снижает проводимость, потому что молекулы с большей вероятностью будут мешать прохождению тока.При чрезвычайно низких температурах некоторые материалы становятся сверхпроводниками.

Ресурсы и дополнительная информация

Медно-никелевый сплав (CuNi) | Катушки, проволока сопротивления, печи, резка пеной | Провод сопротивления

Сопротивление медно-никелевым сплавам

Медно-никелевые (CuNi) сплавы — это материалы со средним и низким сопротивлением, которые обычно используются в приложениях с максимальными рабочими температурами до 400 ° C (750 ° F).

С низкими температурными коэффициентами электрического сопротивления, сопротивления и, следовательно, производительности, независимо от температуры. Сплавы медно-никелевые механически обладают хорошей пластичностью, легко паяются и свариваются, а также обладают выдающейся коррозионной стойкостью. Эти сплавы обычно используются в сильноточных устройствах, требующих высокого уровня точности.

Hyndman Industrial Products предлагает широкий выбор медно-никелевых сплавов и хранит самые распространенные в наличии.

294: Общее название: Alloy 294, Cuprothal 294, Nico, MWS-294, Cupron, Copel, Alloy 45, Cu-Ni 102, Cu-Ni 44
Управление двигателем, нагревательные провода и кабели; прецизионные и стекловидные резисторы, потенциометры.
Лист данных

A30: Общее название: Сплав 30, MWS-30, Cu-Ni 23, Cuprothal 5, Cu-Ni 23, Сплав 260 Сплав
имеет низкое удельное сопротивление и высокий температурный коэффициент сопротивления. Типичные применения включают регуляторы напряжения, устройства синхронизации, термочувствительные резисторы, устройства компенсации температуры, управление двигателем, нагревательные провода и кабели, прецизионные и стекловидные резисторы, потенциометры и приложения для низкотемпературного нагрева.
Лист данных

A90: Общее название: Alloy 95, 90 Alloy, MWS-90, Cu-Ni 10, Cuprothal 15, Cu-Ni 10, Alloy 320 Сплав
имеет низкое удельное сопротивление и высокий температурный коэффициент сопротивления.Типичные применения включают регуляторы напряжения, устройства синхронизации, термочувствительные резисторы, устройства компенсации температуры, управление двигателем, нагревательные провода и кабели, прецизионные и стекловидные резисторы, потенциометры и приложения для низкотемпературного нагрева.
Лист данных

A180: Общее название: Alloy 180, 180 Alloy, MWS-180, Cuprothal 30, Midohm, Cu-Ni 23, Nickel Alloy 180
Сплав демонстрирует низкое удельное сопротивление и высокий температурный коэффициент сопротивления.Типичные применения включают регуляторы напряжения, устройства синхронизации, термочувствительные резисторы, устройства компенсации температуры, управление двигателем, нагревательные провода и кабели, прецизионные и стекловидные резисторы, потенциометры и приложения для низкотемпературного нагрева.
Лист данных

Все названия сплавов и компаний являются товарными знаками соответствующих владельцев. Их использование не означает аффилированности или одобрения.

Коммерчески чистый никель — Свойства, изготовление и применение коммерчески чистого никеля


Химическая формула

Ni

Рассматриваемые темы

Предпосылки

Коммерчески чистый или низколегированный никель находит свое основное применение в химической обработке и электронике.

Коррозионная стойкость

Из-за коррозионной стойкости чистого никеля, особенно к различным восстанавливающим химическим веществам и особенно к едким щелочам, никель используется для поддержания качества продукта во многих химических реакциях, особенно при обработке пищевых продуктов и производстве синтетического волокна.

Свойства технически чистого никеля

По сравнению с никелевыми сплавами, технически чистый никель имеет высокую электропроводность, высокую температуру Кюри и хорошие магнитострикционные свойства. Никель используется для изготовления электронных выводных проводов, компонентов батарей, тиратронов и искровых электродов.

Никель также обладает хорошей теплопроводностью. Это означает, что его можно использовать для теплообменников в агрессивных средах.

Таблица 1. Свойства никеля 200, технически чистого сорта (99,6% Ni).

Свойство Значение
Предел прочности на растяжение после отжига при 20 ° C 450 МПа
Отожженный 0.2% Устойчивое напряжение при 20 ° C 150 МПа
Удлинение (%) 47
Плотность 8,89 г / см 3
Диапазон плавления 1435-1446 ° C
Удельная теплоемкость 456 Дж / кг. ° C
Температура Кюри 360 ° C
Относительная проницаемость Начальная 110
Максимум 600
Коэффициент при расширении (20-100 ° C ) 13. 3×10 -6 м / м. ° C
Теплопроводность 70 Вт / м. ° C
Удельное электрическое сопротивление 0,096×10 -6 Ом · м

Производство никеля

Никель отожженный имеет низкую твердость и хорошую пластичность. Никель, как золото, серебро и медь, имеет относительно низкую скорость деформационного упрочнения, то есть он не имеет тенденции становиться таким твердым и хрупким, когда он изгибается или иным образом деформируется, как большинство других металлов.Эти свойства в сочетании с хорошей свариваемостью позволяют легко производить из металла готовые изделия.

Никель в хромировании

Никель также часто используется в качестве грунтовки при декоративном хромировании. Необработанный продукт, такой как отливка из латуни или цинка или прессование листовой стали, сначала покрывается слоем никеля толщиной приблизительно 20 мкм. Это придает ему устойчивость к коррозии. Последний слой представляет собой очень тонкий слой хрома (1-2 мкм) для придания ему цвета и устойчивости к потускнению, которые обычно считаются более желательными для посуды с покрытием.Сам по себе хром имел бы неприемлемую коррозионную стойкость из-за обычно пористой природы хромовой гальванической пластины.

Таблица свойств

Материал Никель — Свойства, изготовление и применение технически чистого никеля
Состав: > 99% Ni или лучше
Свойство Минимальное значение (SI) Максимальное значение (S.I.) Единицы (СИ) Минимальное значение (Имп.) Максимальное значение (Имп.) Единицы (Имп.)
Атомный объем (средний) 0,0065 0,0067 м 3 / кмоль 396,654 408,859 дюйм 3 / кмоль
Плотность 8,83 8,95 Мг / м 3 551. 239 558,731 фунт / фут 3
Энергосодержание 230 690 МДж / кг 24917,9 74753,7 ккал / фунт
Модуль упругости 162 900

200 ГПа 23,4961 29,0075 10 6 psi
Прочность на сжатие 70 935 МПа 10.1526 135,61 тысяч фунтов / кв. Дюйм
Пластичность 0,02 0,6 0,02 0,6
Предел упругости 70 935 МПа 10,15 135,6 тысяч фунтов / кв. Дюйм
Предел выносливости 135 500 МПа 19.5801 72,5188 тысяч фунтов / кв. Дюйм
Вязкость разрушения 100 150 МПа · м 1/2 91. 0047 136,507 тысяч фунтов / кв. Дюйм в 1/2
Твердость 800 3000 МПа 116,03 435,113 тысяч фунтов / кв. Дюйм
Коэффициент потерь 0.0002 0,0032 0,0002 0,0032
Модуль разрыва 70 935 МПа 10,1526 135,61 тысяч фунтов / кв. Дюйм
Коэффициент Пуассона

0,315 0,305 0,315
Модуль сдвига 72 86 ГПа 10.4427 12,4732 10 6 psi
Предел прочности на разрыв 345 1000 МПа 50,038 145,038 тыс. Фунтов / кв. 27,5572 31,9083 10 6 psi
Температура стекла K ° F
Скрытая теплота плавления 280 310 кДж / кг 120. 378 133,275 БТЕ / фунт
Максимальная рабочая температура 510 640 K 458,33 692,33 ° F
Точка плавления 1708 1739 K 2614,73 2670,53 ° F
Минимальная рабочая температура 0 0 K -459.67 -459,67 ° F
Удельная теплоемкость 452 460 Дж / кг · К 0,349784 0,355975 БТЕ / фунт · F
Теплопроводность 67 91 Вт / м · К 125,426 170,355 BTU.ft / h.ft 2 .F
Тепловое расширение 12 13.5 10 -6 / K 21,6 24,3 10 -6 / ° F
Потенциал пробоя МВ / м В / мил
Диэлектрическая проницаемость
Удельное сопротивление 8 10 10 -8 Ом. м 8 10 10 -8 Ом.м
Экологические свойства
Коэффициенты сопротивления 1 = Низкое 5 = Отличное
Горючесть 5
Пресная вода 5
Органические растворители 5
Окисление при 500 ° C 5
Морская вода 5
Сильная кислота 4
Сильные щелочи 5
УФ 5
Износ 4
Слабые кислоты 5
Слабые щелочи 5

Источник: Выдержано из Справочника по инженерным материалам, 5 th Edition.

Для получения дополнительной информации об этом источнике посетите Австралазийский институт материаловедения.

Приведены свойства технически чистого никеля. Также объясняются приложения, к которым они приводят. Также описывается его использование для хромирования. Также предоставляются примечания к изготовлению.

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
    Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
    браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
    Вы должны отключить приложение при входе в систему или уточнить у системного администратора.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файлах cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Никель-хромовое сопротивление Неизолированный провод Нихромовый провод

Никель-хромовый резистивный провод

Если вам нужен резистивный провод для ваших производственных нужд, вы оцените выбор Arcor Electronics хромоникелевого провода.Никель-хромовая проволока, обычно называемая нихромовой проволокой, является одним из старейших зарегистрированных сплавов, используемых для резистивного нагрева. Это немагнитный сплав, состоящий из никеля, железа и хрома, обладает высокой устойчивостью к электроэнергии, а также стойкость к окислению при высоких температурах, что делает его идеальным выбором для таких применений, как в печах в качестве поддержки проволоки или в фен нагревательных элементов . Независимо от того, нужно ли вам использовать его как мостовую, опорную проволоку или как нагревательный элемент, он будет отзывчивым и эффективным.

ХРОМ-C
16,0% ХРОМ
59,2% НИКЕЛЬ
23,5% ЖЕЛЕЗ
1,3% СИЛИКОН
МАКС.РАБОЧАЯ ТЕМПЕРАТУРА 1850 ° F
ХРОМ-А
20,0% ХРОМ
78,4%
НИКЕЛЬ Утюг
МАКС.РАБОЧАЯ ТЕМП. 2150 ° F
AWG ОМ НА ФУТ ФУТОВ НА ШПИЛЬКУ 4 УНЦИИ ARORITEM # ОМ НА ФУТ ARORITEM # ФУТОВ НА ШПУЛЬКУ НА 16 УНЦИЙ
10 AWG .0649 4 Dc10 . 06248 Da10 16
12 AWG . 1029 12 Dc12 . 09907 Da12 48
14 AWG ,1648 20 Dc14 . 15870 Da14 80
16 AWG .2595 32 Dc16 . 24990 Da16 128
17 AWG .3333 40 Dc17 . 32100 Da17 160
18 AWG . 4219 50 Dc18 . 40630 Da18 200
19 AWG .5208 64 Dc19 . 50150 Da19 256
20 AWG .6592 79 Dc20 . 63480 Da20 316
22 AWG 1. 055 125 Dc22 1.0150 Da22 500
24 AWG 1.671 198 Dc24 1,6090 Da24 792
26 AWG 2,670 315 Dc26 2,5710 Da26 1,260
28 AWG 4,252 498 Dc28 4.0940 Da28 1 992
30 AWG 6.75 807 Dc30 6.500 Da30 3 228
32 AWG 10,55 1,250 Dc32 10,16 Da32 5 000
34 AWG 17.01 2 030 Dc34 16,38 Da34 8,120
36 AWG 27.00 3 200 Dc36 26,00 Da36 12 800
38 AWG 42,19 4 800 Dc38 40,63 Da38 19 200
40 AWG 70,24 13 300 Dc40 67,64 Da40 53 200

Никель-хромовая проволока Варианты

Различные сплавы и сопротивление: В Arcor Electronics мы имеем в наличии два типа резистивной нихромовой проволоки — Chromel A и Chromel C. Также по специальному запросу мы можем поставить нихромовую проволоку различных сплавов и конфигураций (ленты).

Особые формы, размеры, индивидуальные запросы: Мы производим нихромовую проволоку самых разных форм, чтобы она соответствовала именно тому, что вам нужно больше — некоторые из наших распространенных форм — квадратные или округлые. Мы также можем производить провода определенных размеров и длины — мы будем работать с вами, чтобы создать идеальный провод для ваших нужд.

Упаковка: Мы предлагаем различные варианты упаковки нихромовой проволоки, такие как катушки, катушки, пакеты стержней и катушки.

Универсальность нихромовой проволоки

Поскольку нихромовая проволока обладает высоким удельным электрическим сопротивлением и устойчива к коррозии, окислению и плавлению, ее можно использовать в самых разных условиях — от взрывчатых веществ до бытовой техники и декоративно-прикладного искусства. Тем не менее, он в основном используется в электрических нагревательных элементах, таких как духовки и тостеры. Он также используется в фейерверках и взрывчатых веществах в качестве перемычки, а во многих керамических изделиях для внутренних опорных систем используется нихромовая проволока, так как она может выдерживать до 1400 градусов Цельсия.

Свяжитесь с Arcor Electronics сегодня, и мы поможем вам найти идеальную нихромовую проволоку для ваших нужд.

Контактная дуга для никель-хромовой проволоки

Не уверены, какой сплав лучше всего подходит для ваших изделий из нихромовой проволоки? Дайте нам знать! В Arcor Electronics мы будем работать с вами, чтобы убедиться, что вы используете то, что лучше всего подходит для нужд вашего бизнеса!

Чтобы узнать о ценах, конкретных размерах и спецификациях конструкции вашей нихромовой проволоки, вы можете связаться с Arcor или связаться с нами по телефону (847) 588-0088.

Никелевые сплавы электрического сопротивления

Никелевые сплавы резисторов — свойства

Электрическое сопротивление — это способность материала противодействовать прохождению электрического тока, в основном путем преобразования электрической энергии в тепло.

Материалы резисторов (материалы электрического сопротивления) используются, среди прочего, для уменьшения тока, разделения напряжений, регулировки уровней сигналов, в качестве испытательных нагрузок для генераторов и для выработки тепла. Высокое сопротивление — первое ключевое свойство резисторных сплавов.

Удельное сопротивление и тепло тесно связаны. Помимо того, что резистивные элементы преобразуют электрическую энергию в тепло, при повышении температуры увеличивается и удельное сопротивление большинства металлов.

Это явление используется по-разному. Подробнее об этом во вкладке «Приложение».

Удельное сопротивление материалов резистора изменяется незначительно с повышением температуры. Следовательно, вторым ключевым свойством резисторных сплавов является воспроизводимый температурный коэффициент удельного сопротивления .

Высокая температура ускоряет окисление. Следовательно, третьим ключевым свойством резисторных сплавов является высокая жаростойкость .

Сплавы с электрическим сопротивлением должны также соответствовать ряду других требований, чтобы быть полезными. Сплавы резисторов также описываются другими свойствами , такими как:

  • Допустимый ток
  • Предел прочности при растяжении
  • Температура плавления
  • Максимальная рабочая температура
  • Предел текучести
  • Технологичность
  • Склонность к перекристаллизации
  • Устойчивость к коррозии
  • Способность к иммунизации

Необходимые свойства электронагревательных сплавов описаны во вкладке «Сплавы для нагревательных элементов».

Термопары и другие датчики описаны во вкладке «Измерение и регулировка электрического сопротивления никелевых сплавов».

Нагревательный элемент из сплавов

Нагревательные элементы из сплавов для резистивного нагрева широко используются в небольших бытовых приборах и во многих отраслях промышленности, включая большие технологические нагревательные системы, печи для металлообрабатывающей промышленности и печи для обжига керамики .

Предполагается, что некоторые нагревательные элементы в промышленных печах будут работать непрерывно при очень высоких температурах, достигающих 1300 0 C и более .

Хотя удельное сопротивление является очень важным фактором, сплавы для резистивного нагрева должны также удовлетворять ряду других требований, чтобы обеспечить увеличенный срок службы и избежать поломки. Сплавы резисторов показывают:

  • Высокое равномерное электрическое сопротивление
  • Воспроизводимый температурный коэффициент удельного сопротивления
  • Стабильные электрические свойства
  • Высокая допустимая нагрузка по току
  • Хорошая прочность на разрыв
  • Высокая пиковая рабочая температура
  • Устойчивость к загрязнению
  • способность (металл образует слой защитных оксидов, предотвращая дальнейшую коррозию)
  • Высокая термостойкость
  • Ползучесть и прочность при высоких температурах
  • Отсутствие летучих компонентов
  • Высокая излучательная способность
  • Низкое тепловое расширение
  • Хорошая термостойкость шок

Сплавы с более высоким содержанием никеля показывают относительно низкие изменения сопротивления при изменении температуры.

Скорость охлаждения и размер секции — влияние на изменение сопротивления

Изменение сопротивления с температурой нихромовых сплавов зависит от размера секции и скорости охлаждения после последней производственной термообработки. Наименьшее изменение происходит для медленно охлаждаемых тяжелых секций. Максимальное изменение происходит для небольших участков, которые быстро остывают.

Добавки для легирования:

Никелевые сплавы, предназначенные для нагревательных элементов, изготавливаются из различных металлов, и каждый из них влияет на конечные свойства сплава.

Наиболее важные легирующие добавки:

  • Хром — Основная легирующая добавка. Повышает удельное сопротивление, термостойкость и сопротивление ползучести.
  • Церий — Небольшая добавка 0,1% увеличивает срок службы нагревательных элементов из сплава нихрома почти в 10 раз и увеличивает пиковую рабочую температуру до 1200 0 C.
  • Железо — Хорошо растворяется в никеле. Улучшает экономию сплава. Снижает термостойкость.

Измерение и регулировка электрического сопротивления Никелевые сплавы

Сплавы с электрическим сопротивлением используются в приборах и контрольном оборудовании для измерения и регулирования электрических характеристик.

Измерительные резисторы включают:

  • Стандарты сопротивления
  • Прецизионные резисторы
  • Измерительные мосты

Никельсодержащие сплавы, используемые для измерительных резисторов, — это радиосплавы и мангановые сплавы , медные сплавы, состоящие из 2-22% никеля.

Переменные резисторы включают:

  • Лабораторные скользящие резисторы
  • Пусковые и управляющие резисторы двигателя
  • Контроллеры освещения

Сплавы электрического сопротивления для термометров

Сплавы резисторов используются для преобразования электричества в тепло, но также могут использоваться для измерения температура. Примером таких измерительных устройств является термопара.

Термопара из никелевых сплавов

Термопара — это датчик, изготовленный из двух разнородных сплавов, создающих электродвижущую силу (ЭДС), которая изменяется в зависимости от температуры.

Хотя любая комбинация двух разнородных сплавов будет генерировать ЭДС, сплавы для термопар должны соответствовать другим требованиям, таким как стабильность ЭДС, воспроизводимость, коррозионная стойкость, механические свойства при высоких температурах и т. Д.

Поэтому никель обычно используется в сплавах для термопар. . Никелевые сплавы для термопар :

  • Constantan 55Cu-45Ni
  • Хромель 89Ni-9.8Cr-1Fe-0.2Mn
  • Alumel 94Ni-0.5Fe-2Al-2.5Mn-1Si
  • Nicrosil.4Si
  • Nisil 95Ni-4.4Si-0.15Mg
  • Alloy 20 (82Ni-18Mo) ​​
  • Alloy 19 (99Ni-1Co)

Типы термопар из никелевого сплава

  • : железо-константа Тип J . Чувствительность 50 мкВ / ° C. Максимальная температура 750 ° C. Устойчив к окислению и восстановлению.
  • Тип K : хромель-алюмель. Чувствительность 41 мкВ / ° C. Максимальная температура 1260 ° C. Устойчив к окислению.
  • Тип N : никросил-нисил. Чувствительность 39 мкВ / ° C. Максимальная температура 1260 ° C.Устойчив к окислению.
  • Тип M : сплав 20 — сплав 19. Специальное использование.
  • Тип E : хромель-константан. Немагнитный. Чувствительность 68 мкВ / ° C. Максимальная температура 740 ° C. Устойчив к окислению.
  • Тип T : медь-константан. Немагнитный. Чувствительность 43 мкВ / ° C. Максимальная температура 370 ° C. Устойчив к окислению и восстановлению.

Медно-никелевые сплавы

Многие сплавы резисторов состоят из меди и никеля. Эти два металла обладают желаемыми физическими и механическими свойствами и устойчивы к коррозии во многих средах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *