Материалы высокого электрического сопротивления

Тема 2.3 Материалы высокого электрического сопротивления
К материалам высокого электрического сопротивления относятся
проводниковые материалы со значением 𝜌 в нормальных условиях не менее
0,3 мкОм·м. Кроме того, данные материалы обладают малым значением
температурного коэффициента удельного сопротивления.
Эти свойства позволяют создавать из них изделия, сопротивление которых
практически не зависит от температуры: термостабильные резисторы для
измерительных приборов, реастатов и нагревательных элементов.
Основными представителями такой группы материалов являются сплавы:
манганин, константан, нихром, фехраль, хромаль.
Манганин – светло-оранжевый сплав на основе меди, содержащий 2-3%
никеля и 12-13% марганца. Достоинствами манганина являются очень малая
зависимость его удельного сопротивления от температуры и небольшая
термо-эдс в контакте с медью. (𝜌 = 0,42 ÷ 0,48 мкОм ∙ м, 𝛼𝜌 = 5 ÷ 30 ∙
10−6 К, Т𝜌.пред = 100 ÷ 200℃)
Применяется для изготовления реостатов, нагревательных приборов. Из-за
высокой термо-эдс в паре с медью и железом используется для
изготовления термопар.
Поскольку в составе константана много дорого и дефицитного никеля, он
не находит широкого применения.
В нагревательных элементах, резисторах и реостатах применяют
жаростойкие проводниковые материалы, которые представляют собой
сплавы на основе никеля, хрома, железа и некоторых других компонентов.
Эти сплавы не окисляются при высоких температурах, поскольку такие
металлы, как хром, никель и алюминий, при нагреве образуют на поверности
оксидную пленку большой плотности, которая препятствует доступу
кислорода к сплаву. Применяют их в виде лент и проволок.
Нихромы (хромоникелевые сплавы – X20H80) – 𝜌 = 1 ÷ 1.2 мкОм ∙
м, Т𝜌.пред = 1000 ℃
Фехрали и хромали – сплавы системы Fe-Cr-Al
Нихромы более технологичны, имеют высокую рабочую температуру, но
вних, как и в константане, велико содержание дорогого и дефицитного
никеля. Фехрали и хромали немного дешевле нихромов и отличаются
доступностью, однако менее технологичны, более тверды и хрупки.
По составу родственными являются материалы, используемые для
термопар. Это хромель – спав никеля и хрома (90% Ni + 10% Cr), алюмель –
сплав никеля (94%) с алюминием, кремнием и марганцем, копель – сплав
меди с кобальтом и никелем. Используются также константан и платина.
Задача 3
Сопротивление манганинового провода при нормальных условиях 500 Ом,
при температуре 280 ºС – 500,8 Ом. Определите температурный
коэффициент манганина.