Как рассчитать падение напряжения на проводе?

Провалы напряжения при постоянном токе.
При проектировании кабелей для сигнализации (и не только) следует помнить о перепадах напряжения, которые обязательно будут. Панель управления обеспечивает напряжение… скажем, около 13 [В] постоянного тока. Сколько будет через 30 метров и сколько через 100 метров? В статье мы покажем вам старый и проверенный способ расчета падения напряжения на электропроводе. Однако мы будем смешивать теоретические и практические вопросы, чтобы знать, откуда все это берется.Формулу для расчета выведем сами.

Статья посвящена расчету падения напряжения при протекании постоянного тока.

Закон Ома

С этого мы и начнем, потому что этот закон представляет нам формулу, которую мы, наконец, используем. Он показывает, что напряжение равно произведению тока, протекающего по проводнику, на сопротивление этого проводника. Как бы это ни звучало, это простая формула:

У = Я * Р

где U = напряжение [В], I = ток [А] и R = сопротивление [Ом]

Зная потребление тока, которое предусмотрено для устройства (например,датчики движения) и, зная сопротивление провода, легко рассчитать, какое падение напряжения будет происходить на этой линии.

Потребляемый ток определяется производителем, например, 17 [мА] (макс.) для извещателя Satel Gray. Что с кабелем? Как узнать его сопротивление, не производя измерений? Это следует учитывать соответственно.

Медный проводник и удельное сопротивление — немного теории

Удельное сопротивление [обозначается греческой буквой «ρ», произносится как «ро»] — это то, что мы профессионально называем удельным сопротивлением, которое описывает данный материал с точки зрения электропроводности.Этот параметр не зависит от размера материала, объема, длины и т. д. Например, удельное сопротивление меди составляет примерно 0,0175 [Ом мм²/м]. Несмотря на то, что удельное сопротивление не зависит от «габаритов» проводника, оно является необходимым параметром для расчета сопротивления этого проводника.
Помните!
Сопротивление и удельное сопротивление — это два разных параметра.

Рассчитываем сопротивление популярного кабеля YTDY 6 x 0,5 мм

Точнее считаем два провода (+ и -), т.к. питание идет по обоим проводам.Если к извещателю проложен кабель длиной 50 м, мы считаем его за 100 м (2 провода х 50 м).

Формула сопротивления проводника с учетом его удельного сопротивления выглядит следующим образом:

Р = р х Д/С

где R = сопротивление проводника, ρ = удельное сопротивление, l = общая длина […]

Смотрите также

• Как сделать короб в туалете
• Заточка сверл по металлу приспособления своими руками
• Как запустить посудомоечную машину первый раз
• Как настроить спутниковое тв
• Схемы электроснабжения
• Как выбрать смеситель на кухню
• Печь для водяного отопления дома на дровах
• Дифференцированный автомат
• Почему насосная станция не держит давление
• Сталь для ножа лучшая
• Виды сварочных материалов

Удельное сопротивление металлов – таблица формул

4. 6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 213.

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 213.

Величина удельного сопротивления характеризует способность вещества ограничивать электрический ток (оказывать сопротивление). Металлические проводники имеют самые низкие значения удельных сопротивлений, поэтому они используются и для передачи электроэнергии на большие расстояния, и в качестве соединительных проводов в электронных приборах, и соединительных дорожек на платах микросхем. Разберемся почему металлы обладают этим свойством и какие из них лучше всего подходят для этих целей.

Определение удельного сопротивления

Общая формула для вычисления удельного сопротивления ρ любого вещества выглядит следующим образом:

$ ρ = R * { S \over L } $ (1),

где: R — сопротивление, S — площадь поперечного сечения, L — длина проводника. На основании экспериментальных данных, пользуясь законом Ома и этой формулой, определены удельные сопротивления большого числа материалов, которые приведены в справочниках и на специализированных интернет-ресурсах. 2]}\over [м]} = [Oм]*[м] $ (2).

Для практических расчетов часто используется внесистемная единица Ом*мм²/м. Эта единица равна удельному сопротивлению вещества, из которого сделан проводник длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм². Числовые значения для ρ становятся более комфортны для восприятия. Еще одна причина связана с тем, что величины сечений реальных проводов и кабелей составляют 1-10 мм², и для вычисления их параметров внесистемная единица удобнее.

Почему у металлов самые низкие удельные сопротивления

Из приведенной таблицы видно, что самыми низкими значениями удельных сопротивлений обладают металлы: серебро, медь, золото, алюминий и др. Такое свойство металлов связано с большой концентрацией свободных электронов, “не привязанных” к конкретному атому, а блуждающих в пространстве кристаллической решетки. Напряжение, приложенное к концам проводника, создает электрическое поле, которое действует на электроны, заставляя их двигаться согласованно, в одном направлении.

Самым низким значением ρ обладает серебро — 0,016 Ом*мм²/м. Но для повсеместного, массового, использования в сетях электроснабжения и оборудовании этот металл не используется в виду слишком большой цены. Серебро применяется для создания самых ответственных контактов в специальных электротехнических устройствах. В следующей таблице приведены величины удельных сопротивлений металлов и сплавов, часто используемых металлов в электротехнике:

Таблица

Удельные сопротивления металлов, Ом*мм²/м

(при Т = 20⁰С)

Наиболее популярными в электротехнике являются медь и алюминий. Медь и медные сплавы применяются для изготовления кабельной продукции и шунтов — деталей, ограничивающих большие токи через измерительные приборы.

Влияние температуры на удельное сопротивление

В справочниках значения ρ металлов приводятся при комнатной температуре 20⁰С. Но эксперименты показали, что зависимость ρ(Т) имеет линейный характер и описывается формулой:

$ ρ(Т) = ρ0 * (1 + α*T)$ (3),

где: ρ₀ — удельное сопротивление проводника при температуре 0⁰С, α — температурный коэффициент сопротивления, который тоже имеет тоже индивидуален для каждого вещества. Значения α, полученные опытным путем, можно узнать из справочников. Ниже приведены значения α для некоторых металлов:

• Серебро — 0,0035;
• Медь — 0,004;
• Алюминий — 0,004;
• Железо — 0,0066;
• Платина — 0,0032;
• Вольфрам — 0,0045.

Таким образом, при повышении температуры сопротивление металлов растет. Это объясняется тем, что с ростом температуры увеличивается число дефектов в кристаллической решетке из-за более интенсивных тепловых колебаний ионов, тормозящих электронный ток.

При приближении температуры металла к абсолютному нулю удельное сопротивление резко падает до нуля. Это явление называется сверхпроводимостью, а материалы, обнаруживающие такую способность, называются сверхпроводниками. Этот эффект открыл в 1911 г. голландский физик Камерлинг-Оннес. В его эксперименте удельное сопротивление ртути уменьшилось до нуля при 4,1⁰К.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что металлы обладают самыми низкими значениями удельного сопротивления среди проводников. Это свойство металлов используется для передачи электрической энергии с минимальными потерями. Алюминий, медь, сталь, серебро являются основными материалами для изготовления кабельной продукции. Удельное сопротивление металлов зависит от температуры. Таблица удельных сопротивлений металлов приведена для комнатной температуры — 20⁰С.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 213.

А какая ваша оценка?

Удельное сопротивление: как обозначается. Удельное электрическое сопротивление

Содержание:

• 1 Таблица удельных сопротивлений проводников
• 2 Что надо знать про электрические процессы
  • 2.1 Как работает резистор
  • 2.2 Какие существуют виды сопротивлений
  • 2.3 2 Шутки электриков о токах через конденсатор и дроссель
  • 2.4 Что же это за зверь: сверхпроводимость
• 3 Формула расчета
• 4 Удельное электрическое сопротивление некоторых веществ
  • 4.1 Металлические монокристаллы
  • 4. 2 Металлы и сплавы, применяемые в электротехнике
  • 4.3 Другие вещества
  • 4.4 Тонкие плёнки
• 5 Значения температурного коэффициента для некоторых металлов
• 6 Электрическая проводимость
• 7 Материалы высокой проводимости
  • 7.1 Медь
  • 7.2 Алюминий
  • 7.3 Железо и сталь
  • 7.4 Натрий
• 8 Зависимость удельного сопротивления от температуры
• 9 Практическое определение удельного сопротивления

Таблица удельных сопротивлений 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.

температурный коэффициент сопротивления – это изменение сопротивления проводника при его нагревании, приходящееся на 1 Ом первоначального сопротивления и на 1° температуры, обозначается буквой α.

Если при температуре t0 сопротивление проводника равно r0, а при температуре t равно rt, то температурный коэффициент сопротивления

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

Что надо знать про электрические процессы

Если говорить простым языком, то под сопротивлением принято понимать свойство среды, по которой протекает электрический ток, снижающее его величину.

Так работают провода и изоляторы высоковольтной линии электропередач, показанные на верхней картинке, да и любое вещество.

Изоляторы обладают очень высокими диэлектрическими свойствами, изолируют высоковольтное напряжение, присутствующее на токоведущих шинах от контура земли. Это их основное назначение.

Провода же должны максимально эффективно передавать транслируемые по ним мощности. Их создают так, чтобы они обладали минимальным электрическим сопротивлением, работали с наименьшими потерями энергии на нагрев.

В этом случае передача электричества от источника напряжения к потребителю на любое расстояние будет проходить эффективно.

Приведу для примера картинку из предыдущей моей статьи.

Ее, как и верхнюю, можно представить таким обобщенным видом.

На внешнем участке цепи токоведущие жилы отделены друг от друга воздушной средой и слоем изоляции с высокими диэлектрическими свойствами.

Хорошей проводимостью обладают токоведущие жилы. Подключенный к ним электрический прибор функционирует оптимально.

Как работает резистор

Ток в металлах проходит под действием приложенного напряжения за счет направленного движения электронов. При этом они соударяются, встречаются с положительно и отрицательно заряженными ионами.

Такие столкновения повышают температуру среды, уменьшают силу тока. За направление электрического тока в электротехнике принято движение заряженных частиц от плюса к минусу. Электроны же движутся от катода к аноду.

Электрическое сопротивление металла зависит от его структуры и геометрических размеров.

Аналогичные процессы протекают в любой другой токопроводящей среде, включая газы или жидкости.

Какие существуют виды сопротивлений

В домашних электрических приборах используется большое разнообразие резисторов с постоянной или регулируемой величиной.

Они ограничивают величину тока всех бытовых устройств, а в наиболее сложных модулях их количество может достигать тысячи или более. Резисторы работают практически во всех схемах.

При использовании в цепях переменного тока они обладают активным сопротивлением, а конденсаторы и дроссели — реактивным.

Причем, на конденсаторах создается емкостное сопротивление, а у дросселей — индуктивное.

Реактивная составляющая на конденсаторах и дросселях сильно зависит от частоты электромагнитного колебания.

2 Шутки электриков о токах через конденсатор и дроссель

Их я привожу потому, что они позволяют запомнить характер прохождения тока через реактивные элементы.

Шутка №1 о емкости

В домашней сети и внутри многих приборов работают переменный и постоянный токи. Они по-разному ведут себя, если встречают на своем пути конденсатор.

Поскольку он состоит из двух токопроводящих пластин, разделенных слоем диэлектрика, то его обозначают на схемах двумя жирными черточками, расположенными параллельно. К их серединам подключены провода, нарисованные перпендикулярными линиями.

Переменный ток имеет форму гармоничной синусоиды, состоящей из двух симметричных половинок.

Такая гармоника движется от начала координат, встречает на своем пути обкладки, переваливается через них и, скатившись, начинает обгонять приложенное напряжение.

Постоянный ток таким свойством не обладает. Его тупой конец просто упирается в обкладку и останавливается. Пройти через конденсатор он не может. Это для него непреодолимое препятствие.

Шутка №2 о дросселе

Индуктивность выполнена витками изолированного провода. Любой ток проходит по нему. Но синусоида своими волнами путается в витках катушки, начинает отставать от напряжения.

Постоянка же спокойно перемещается внутри провода дросселя без ощущения какого-либо значительного противодействия. Поэтому постоянное напряжение может своим током спалить дроссель, созданный для работы на переменке.

Что же это за зверь: сверхпроводимость

Сто лет назад выявлена способность определенных металлов полностью терять свое сопротивление электрическому току при сверхнизких температурах. Выглядит этот процесс следующим образом.

Со сверхпроводниками домашний мастер не работает. Но на верхнюю часть приведенного графика рекомендую обратить внимание: нагрев металла повышает его электрическое сопротивление.

При электротехнических расчетах, требующих получения точного результата, необходимо учитывать температурный коэффициент, взятый из справочников.

Формула расчета

Для вычислений берут справочное значение удельного сопротивления. Математическим преобразованием основной формулы получают следующее выражение:

R = (p*L)/S.

Формулы для расчета

Как показано на рисунке, при параллельном соединении удобнее пользоваться проводимостью для определения характеристик цепи. Сложные схемы упрощают последовательно, чтобы вычислить итоговое значение эквивалентного сопротивления участка цепи.

Удельное электрическое сопротивление некоторых веществ

Общее сопротивление

Выше показано, что рассматриваемый параметр будет зависеть от свойств определенного вещества. Для корректных вычислений следует учитывать различные характеристики полупроводника и металла, других материалов, сплавов, химических соединений в твердом и жидком состоянии.

Металлические монокристаллы

Для примера в следующем перечне приведены тензорные значения (p1=p2 в 10-8 Ом на метр) для некоторых материалов:

• цинк – 5,9;
• висмут – 109;
• олово – 9,89;
• кадмий – 6,78.

Металлы и сплавы, применяемые в электротехнике

В следующем списке представлены разные проводники, которые применяют для создания электротехнических устройств и силовых агрегатов, линий связи, передачи электроэнергии. Для удобства практических расчетов удельное электрическое сопротивление приведено в Ом*мм кв. /м при поддержании постоянной температуры в процессе измерений на уровне +20°C:

• платина – 0,107:
• никель – 0,087;
• нихром – от 1,05 до 1,4;
• медь – от 0,017 до 0,018;
• сталь – от 0,1 до 0,137;
• золото – 0,023;
• железо – 0,098;
• алюминий – от 0,026 до 0,03.

Приведенные числа демонстрируют, что в сплавах проводимость существенно зависит от состава и количественного распределения составляющих. Определенное значение для металлических проводников имеет чистота материала.

Качественная электротехническая медь отличается минимальным содержанием примесей и небольшим удельным сопротивлением

К сведению. Для создания экономичных линий электропередач нужны соответствующие начальные инвестиции. Однако чистые материалы обеспечивают уменьшение потерь, что уменьшает эксплуатационные затраты.

Другие вещества

При той же контрольной температуре +20°C измеряются удельные сопротивления иных материалов и веществ (значения приведены в Ом*мм кв. /м):

• резина – от 1016 до 1018;
• углеводородные соединения в сжиженном состоянии – 0,8*1010;
• воздух (при разном уровне относительной влажности) – от 1021 до 1032;
• древесина – от 1015 до 1016.

Тонкие плёнки

При уменьшении слоя толщиной можно пренебречь. Для расчета удельного электрического сопротивления формулу преобразуют следующим образом:

Rs = (R*W)/L,

где:

• Rs – значение сопротивления для прямоугольного участка;
• R – результат измерений;
• W (L) – ширина (длина) контрольного образца.

Значения температурного коэффициента для некоторых металлов

Из формулы температурного коэффициента сопротивления определим rt:

rt = r0 [1 + α (t – t0)].

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

rt = r0 [1 + α (t – t0)] = 100 (1 + 0,0066 α 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)

Материалы высокой проводимости

К наиболее широкораспрстраненным материалам высокой проводимости следует отнести медь и алюминий (Сверхпроводящие материалы, имеющие типичное сопротивление в 10-20 раз ниже обычных проводящих материалов (металлов) рассматриваются в разделе Сверхпроводимость).

Медь

Преимущества меди, обеспечивающие ей широкое применение в качестве проводникового материала, следующие:

1. малое удельное сопротивление;
2. достаточно высокая механическая прочность;
3. удовлетворительная в большинстве случаев применения стойкость по отношению к коррозии;
4. хорошая обрабатываемость: медь прокатывается в листы, ленты и протягивается в проволоку, толщина которой может быть доведена до тысячных долей миллиметра;
5. относительная легкость пайки и сварки.

Медь получают чаще всего путем переработки сульфидных руд. После ряда плавок руды и обжигов с интенсивным дутьем медь, предназначенная для электротехнических целей, обязательно проходит процесс электролитической очистки.

В качестве проводникового материала чаще всего используется медь марок М1 и М0. Медь марки М1 содержит 99.9% Cu, а в общем количестве примесей (0.1%) кислорода должно быть не более 0,08%. Присутствие в меди кислорода ухудшает ее механические свойства. Лучшими механическими свойствами обладает медь марки М0, в которой содержится не более 0.05% примесей, в том числе не свыше 0.02% кислорода.

Медь является сравнительно дорогим и дефицитным материалом, поэтому она все шире заменяется другими металлами, особенно алюминием.

В отдельных случаях применяются сплавы меди с оловом, кремнием, фосфором, бериллием, хромом, магнием, кадмием. Такие сплавы, носящие название бронз, при правильно подобранном составе имеют значительно более высокие механические свойства, чем чистая медь.

Алюминий

Алюминий является вторым по значению после меди проводниковым материалом. Это важнейший представитель так называемых легких металлов: плотность литого алюминия около 2.6, а прокатанного — 2.7 Мг/м3. Т.о., алюминий примерно в 3.5 раза легче меди. Температурный коэффициент расширения, удельная теплоемкость и теплота плавления алюминия больше, чем меди. Вследствие высоких значений удельной теплоемкости и теплоты плавления для нагрева алюминия до температуры плавления и перевода в расплавленное состояние требуется большая затрата тепла, чем для нагрева и расплавления такого же количества меди, хотя температура плавления алюминия ниже, чем меди.

Алюминий обладает пониженными по сравнению с медью свойствами — как механическими, так и электрическими. При одинаковом сечении и длине электрическое сопротивление алюминиевого провода в 1.63 раза больше, чем медного. Весьма важно, что алюминий менее дефицитен, чем медь.

Для электротехнических целей используют алюминий, содержащий не более 0. 5% примесей, марки А1. Еще более чистый алюминий марки АВ00 (не более 0.03% примесей) применяют для изготовления алюминиевой фольги, электродов и корпусов электролитических конденсаторов. Алюминий наивысшей чистоты АВ0000 имеет содержание примесей не более 0ю004%. Добавки Ni, Si, Zn или Fe при содержании их 0.5% снижают γ отожженного алюминия не более, чем на 2-3%. Более заметное действие оказывают примеси Cu, Ag и Mg, при том же массовом содержании снижающие γ алюминия на 5-10%. Очень сильно снижают электропроводность алюминия Ti и Mn.

Алюминий весьма активно окисляется и покрывается тонкой оксидной пленкой с большим электрическим сопротивлением. Эта пленка предохраняет металл от дальнейшей коррозии.

Алюминиевые сплавы обладают повышенной механической прочностью. Примером такого сплава является альдрей, содержащий 0.3-0.5% Mg, 0.4-0.7% Si и 0.2-0.3% Fe. В альдрее образуется соединение Mg2Si, которое сообщает высокие механические свойства сплаву.

Железо и сталь

Железо (сталь) как наиболее дешевый и доступный металл, обладающий к тому же высокой механической прочностью, представляет большой интерес для использования в качестве проводникового материала. Однако даже чистое железо имеет значительно более высокое сравнительно с медью и алюминием удельное сопротивление; ρ стали, т.е. железа с примесью углерода и других элементов, еще выше. Обычная сталь обладает малой стойкостью коррозии: даже при нормальной температуре, особенно в условиях повышенной влажности, она быстро ржавеет; при повышении температуры скорость коррозии резко возрастает. Поэтому поверхность стальных проводов должна быть защищена слоем более стойкого материала. Обычно для этой цели применяют покрытие цинком.

В ряде случаев для уменьшения расхода цветных металлов применяют так называемый биметалл. Это сталь, покрытая снаружи слоем меди, причем оба металла соединены друг с другом прочно и непрерывно.

Натрий

Весьма перспективным проводниковым материалом является металлический натрий. Натрий может быть получен электролизом расплавленного хлористого натрия NaCl в практически неограниченных количествах. Из сравнения свойств натрия со свойствами других проводниковых металлов видно, что удельное сопротивление натрия примерно в 2. 8 раза больше ρ меди и в 1.7 раз больше ρ алюминия, но благодаря чрезвычайно малой плотности натрия (плотность его почти в 9 раз меньше плотности меди), провод из натрия при данной проводимости на единицу длины должен быть значительно легче, чем провод из любого другого металла.

Однако натрий чрезвычайно активен химически (он интенсивно окисляется на воздухе, бурно реагирует с водой), почему натриевый провод должен быть защищен герметизирующей оболочкой. Оболочка должна придавать проводу необходимую механическую прочность, так как натрий весьма мягок и имеет малый предел прочности при деформациях.

Зависимость удельного сопротивления от температуры

Говоря об удельном сопротивлении, нельзя упомянуть о влиянии температуры окружающей среды на его значение. Однако, это влияние будет разным для каждого материала. Это объясняется одним важным параметром $α$ – температурным коэффициентом.

Температурный коэффициент используется в формула для расчета удельного сопротивления с учетом изменения температуры:

Ищешь идеи для учебной работы по данному предмету?Задай вопрос преподавателю и получи ответ через 15 минут! Задать вопрос

$ρ_t =ρ_0 • [1+α•(t-t_0)]$, где

• $ρ_0$ – удельное сопротивление при 20 С*,
• $α$ – температурный коэффициент,
• $t-t_0$ – разница температур.

Рисунок 2. Температурный коэффициент сопротивления. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рассчитаем удельное сопротивление меди при -30 C и +30 C .

Пример 1

Для расчета удельного сопротивления при +30 C*, нужно взять первую формулу и подставить известные значения:

$ρ_t=ρ_0 • [1+α•(t-t_0)]=0,017• [1+0,0039•(30-20)]=0,017•[1+(0,0039•10)]=0,0176 $

Для расчета удельного сопротивления при -30 C*, нужно взять вторую формулу и выполнить аналогичный расчет:

$ρ_t=ρ_0 • [1+α•(t-t_0)]=0,017 • [1+(0,0039 • (– 30 – 20)=0,0136$

Исходя из расчетов можно сделать вполне логичный вывод, который заключается в следующем.

Замечание 2

Чем выше температура окружающей среды, тем выше удельное сопротивление.

Практическое определение удельного сопротивления

Иногда, материал необходимый для работы бывает неизвестен. Из-за этого нет возможности использовать справочник и посмотреть значение удельного сопротивления. В этом случае, для определения необходимого параметра, нужно использовать расчетные формулы и ряд подручных инструментов: цифровой микрометр и мультиметр. 2$

Откроем справочник и по найденному удельному сопротивлению определим материал (в данном случае это нихром).

Источники

• http://bourabai.kz/toe/resistance.htm
• https://ElectrikBlog.ru/formula-elektricheskogo-soprotivleniya-dlya-novichkov/
• https://amperof.ru/teoriya/udelnoe-soprotivlenie.html
• https://BurForum.ru/materialy/udelnoe-soprotivlenie-metallov.html
• https://spravochnick.ru/fizika/udelnoe_soprotivlenie/

[collapse]

Проводниковые материалы с большим удельным сопротивлением | Электроматериаловедение | Архивы

• материалы

Содержание материала

• Электроматериаловедение
• Строение металлических проводниковых материков
• Свойства металлов
• Факторы, влияющие на свойства проводников
• Проводниковая медь и сплавы
• Проводниковый алюминий
• Проводниковые железо
• Свинец
• Благородные металлы
• Тугоплавкие металлы в электротехнике
• Проводниковые материалы с большим удельным сопротивлением
• Обмоточные провода
• Монтажные провода
• Установочные провода
• Кабели
• Магнитные материалы
• Магнитно-мягкие материалы
• Магнитно-твердые материалы
• Диэлектрики
• Способы измерения электрических характеристик диэлектриков
• Характеристики электроизоляционных материалов
• Газообразные диэлектрики
• Жидкие диэлектрики
• Очистка, сушка и регенерация электроизоляционных масел
• Синтетические жидкие диэлектрики
• Твердые органические диэлектрики
• Поликонденсационные органические диэлектрики
• Природные электроизоляционные смолы
• Нагревостойкие высокополимерные диэлектрики
• Пленочные электроизоляционные материалы
• Электроизоляционные лаки
• Электроизоляционные эмали
• Воскообразные диэлектрики
• Термопластичные компаунды
• Термореактивные компаунды
• Электроизоляционные бумаги, картоны, фибра, волокнистые материалы
• Текстильные электроизоляционные материалы
• Электроизоляционные лакоткани
• Электроизоляционные пластмассы
• Свойства и области применения пластмасс
• Слоистые электроизоляционные пластмассы
• Древеснослоистые пластмассы и намотанные изделия
• Электроизоляционные резины
• Электроизоляционная слюда
• Миканиты
• Микафолий и микалента
• Слюдинитовые и слюдопластовые электроизоляционные материалы
• Керамика
• Фарфоровые изоляторы
• Стекло и стеклянные изоляторы
• Характеристики изоляторов
• Конденсаторные керамические материалы
• Сегнетокерамика
• Минеральные диэлектрики
• Полупроводниковые материалы
• Полупроводниковые материалы и изделия
• Основные полупроводниковые изделия
• Электроугольные изделия
• Припои и клеи

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*

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.

• Назад
• Вперед

• Назад
• Вперед

• Вы здесь:  
• org/ListItem»> Главная
• Книги
• Архивы
• Электроматериаловедение

Читать также:

• Значения пробивного напряжения для изоляционных материалов
• Электромонтажные материалы
• США: Недостаточный выпуск трансформаторной стали угрожает национальной безопасности
• Дешевое электричество вытесняет импорт поликремния в Китае
• Выбор материала контактов вакуумных камер выключателей

Удельное сопротивление меди, алюминия, нихрома, стали и других проводников

Содержание:

Удельное сопротивление

Удельное сопротивление

Удельное электрическое сопротивление – это величина, определяющая электросопротивление эталонного образца материала. Для обозначения этой величины используется греческая буква «р». Формула для расчета:

Читайте также:  Как рассчитать вес листа оцинкованного

p=(R*S)/l.

Эта величина измеряется в Ом*м. Найти её можно в справочниках, в таблицах удельного сопротивления или в сети интернет.

Свободные электроны по металлу двигаются внутри кристаллической решётки. На сопротивление этому движению и удельное сопротивление проводника влияют три фактора:

• Материал. У разных металлов различная плотность атомов и количество свободных электронов;
• Примеси. В чистых металлах кристаллическая решётка более упорядоченная, поэтому сопротивление ниже, чем в сплавах;
• Температура. Атомы не находятся на своих местах неподвижно, а колеблются. Чем выше температура, тем больше амплитуда колебаний, создающая помехи движению электронов, и выше сопротивление.

На следующем рисунке можно увидеть таблицу удельного сопротивления металлов.

Удельное сопротивление металлов

Почему возникает сопротивление

Электроны, сталкиваясь с заряженными атомами (ионами), из которых стоит кристаллическая решетка проводника, теряют скорость. Масса атома значительно превосходит массу электрона, поэтому их столкновение приводит к потере скорости (“торможению”) и изменению направления движения электрона. Таким образом возникает сопротивление протеканию (нарастанию) тока. Значит сопротивление — это физическая величина.

Столкновения электронов с атомами.

В чем измеряется

Согласно международной системе единиц, измеряется величина в омах, умноженных на метр. В некоторых случаях применяется единица ом, умноженная на миллиметр в квадрате, поделенная на метр. Это обозначение для проводника, имеющего метровую длину и миллиметровую площадь сечения в квадрате.

Единица измерения

Формула как найти

Согласно положению из любого учебного пособия по электродинамики, удельное сопротивление материала проводника формула равна пропорции общего сопротивления проводника на площадь поперечного сечения, поделенного на проводниковую длину. Важно понимать, что на конечный показатель будет влиять температура и степень материальной чистоты. К примеру, если в медь добавить немного марганца, то общий показатель будет увеличен в несколько раз.

Главная формула расчета

Интересно, что существует формула для неоднородного изотропного материала. Для этого нужно знать напряженность электрополя с плотностью электротока. Для нахождения нужно поделить первую величину на другую. В данном случае получится не константа, а скалярная величина.

Закон ома в дифференциальной форме

Есть другая, более сложная для понимания формула для неоднородного анизотропного материала. Зависит от тензорного координата.

Важно отметить, что связь сопротивления с проводимостью также выражается формулами. Существуют правила для нахождения изотропных и анизотропных материалов через тензорные компоненты. Они показаны ниже в схеме.

Связь с проводимостью, выраженная в физических соотношениях

От чего зависит

Сопротивляемость зависит от температуры. Она увеличивается, когда повышается столбик термометра. Это поясняется физиками так, что при росте температуры атомные колебания в кристаллической проводниковой решетке повышаются. Это препятствует тому, чтобы свободные электроны двигались.

Обратите внимание! Что касается полупроводников и диэлектриков, то там величина понижается из-за того, что увеличивается структура концентрации зарядных носителей.

Зависимость от температуры как основное свойство проводниковой сопротивляемости

Что означают показатели удельного сопротивления?

Для того чтобы иметь возможность сравнивать удельное сопротивление различных материалов, от таких изделий, как медь и алюминий, до других металлов и веществ, включая висмут, латунь и даже полупроводники, необходимо использовать стандартное измерение.

Единица измерения удельного сопротивления в Международной системе единиц (СИ) — Ом·м.

Единица измерения удельного сопротивления в системе СИ равна такому удельному сопротивлению вещества, при котором однородный проводник длиной 1 м с площадью поперечного сечения 1 м2, изготовленный из этого вещества, имеет сопротивление, равное 1 Ом. Соответственно, удельное сопротивление произвольного вещества, выраженное в единицах СИ, численно равно сопротивлению участка электрической цепи, выполненного из данного вещества, длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м2

Таблица удельного сопротивления для распространенных проводников

В таблице ниже приведены показатели удельного сопротивления для различных материалов, в частности металлов, используемых для электропроводности.

Показатели удельного сопротивления приведены для таких «популярных» материалов, как медь, алюминий, нихром, сталь, свинец, золото и других.

МатериалУдельное сопротивление, ρ,при 20 °C (Ом·м)Источник

Латунь	~0.6 — 0.9 x 10-7
Серебро	1.59×10−8	[3][4]
Медь	1.68×10−8	[5][6]
Обожжённая медь	1.72×10−8	[7]
Золото	2.44×10−8	[3]
Алюминий	2. 65×10−8	[3]
Кальций	3.36×10−8
Вольфрам	5.60×10−8	[3]
Цинк	5.90×10−8
Кобальт	6.24×10−8
Никель	6.99×10−8
Рутений	7.10×10−8
Литий	9.28×10−8
Железо	9.70×10−8	[3]
Платина	1.06×10−7	[3]
Олово	1.09×10−7
Тантал	1.3×10−7
Галлий	1.40×10−7
Ниобий	1.40×10−7	[8]
Углеродистая сталь (1010)	1.43×10−7	[9]
Свинец	2.20×10−7	[2][3]
Галинстан	2.89×10−7	[10]
Титан	4.20×10−7
Электротехническая сталь	4.60×10−7	[11]
Манганин (сплав)	4. 82×10−7	[2]
Константан (сплав)	4.90×10−7	[2]
Нержавеющая сталь	6.90×10−7
Ртуть	9.80×10−7	[2]
Марганец	1.44×10−6
Нихром (сплав)	1.10×10−6	[2][3]
Углерод (аморфный)	5×10−4 — 8×10−4	[3]
Углерод (графит) параллельно-базальная плоскость	2.5×10−6 — 5.0×10−6
Углерод (графит) перпендикулярно-базальная плоскость	3×10−3
Арсенид галлия	10−3 to 108
Германий	4.6×10−1	[3][4]
Морская вода	2.1×10−1
Вода в плавательном бассейне	3.3×10−1 — 4.0×10−1
Питьевая вода	2×101 — 2×103
Кремний	2.3×103	[2][3]
Древесина (влажная)	103 — 104
Деионизированная вода	1. 8×105
Стекло	1011 — 1015	[3][4]
Углерод (алмаз)	1012
Твердая резина	1013	[3]
Воздух	109 — 1015
Древесина (сухая)	1014 — 1016
Сера	1015	[3]
Плавленый кварц	7.5×1017	[3]
ПЭТ	1021
Тефлон	1023 — 1025

Видно, что удельное сопротивление меди и удельное сопротивление латуни оба низкие, и с учетом их стоимости, относительно серебра и золота, они становятся экономически эффективными материалами для использования для многих проводов. Удельное сопротивление меди и простота ее использования привели к тому, что она также используется крайне часто в качестве материала для проводников на печатных платах.

Изредка алюминий и особенно медь используются из-за их низкого удельного сопротивления. Большинство проводов, используемых в наши дни для межсоединений, изготовлены из меди, поскольку она обеспечивает низкий уровень удельного сопротивления при приемлемой стоимости.

Удельное сопротивление золота также важно, поскольку золото используется в некоторых критических областях, несмотря на его стоимость. Часто золотое покрытие встречается на высококачественных слаботочных разъемах, где оно обеспечивает самое низкое сопротивление контактов. Золотое покрытие очень тонкое, но даже в этом случае оно способно обеспечить требуемые характеристики разъемов.

Серебро имеет очень низкий уровень удельного сопротивления, но оно не так широко используется из-за его стоимости и из-за того, что оно тускнеет, что может привести к более высокому сопротивлению контактов.

Однако оно используется в некоторых катушках для радиопередатчиков, где низкое удельное электрическое сопротивление серебра снижает потери. При использовании в таких целях серебро обычно наносилось только на существующий медный провод. Покрытие провода серебром позволило значительно снизить затраты по сравнению с цельным серебряным проводом без существенного снижения производительности.

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

Кварц находит свое основное применение в качестве пьезоэлектрического резонансного элемента. Кварцевые кристаллы используются в качестве частотоопределяющих элементов во многих осцилляторах, где высокое значение Q позволяет создавать очень стабильные по частоте схемы. Аналогичным образом они используются в высокоэффективных фильтрах. Кварц имеет очень высокий уровень удельного сопротивления и не является хорошим проводником электричества, то есть его относят к категории диэлектрикам.

Понятие электрического сопротивления проводника

Классическое определение объясняет электрический ток движением «свободных» (валентных) электронов. Его обеспечивает созданное источником электрическое поле. Перемещение в металле затрудняют не только нормальные компоненты кристаллической решетки, но и дефектные участки, примеси, неоднородные области. В ходе столкновений с препятствиями за счет перехода импульса в тепловую энергию происходит повышение температуры.

Наглядный пример – нагрев воды кипятильником

В газах, электролитах и других материалах несколько отличная физика явления. Линейные зависимости наблюдаются в металлах и других проводниках. Базовые соотношения выражены известной формулой закона Ома:

R (электрическое сопротивление) = U (напряжение)/ I (сила тока).

Для удобства часто используют обратную величину, проводимость (G = 1/R). Она обозначает способность определенного материала пропускать ток с определенными потерями.

Для упрощения иногда применяют пример с водопроводом. Движущаяся жидкость – аналог тока. Давление – эквивалент напряжения. Уменьшением (увеличением) поперечного сечения или положением запорного устройства определяют условия перемещения. Подобным образом изменяют основные параметры электрических цепей с помощью сопротивления (R).

К сведению. Количество жидкости, проходящее за единицу времени через контрольное сечение трубы, – эквивалент электрической мощности.

Температурная зависимость ρ(Т)

Для большинства материалов проведены многочисленные эксперименты по измерению значений удельных сопротивлений. Данные по большинству проводников можно найти в справочных таблицах.

Удельное сопротивление металлов и сплавов, Ом*мм2/м

(при Т = 20С)

Чаще всего приводятся значения ρ при нормальной, то есть комнатной температуре 20С. Но оказалось, что при повышении температуры удельное сопротивление возрастает по линейному закону в соответствии с формулой:

$ ρ(Т) = ρ0 * (1 + α*T)$ (6),

где: ρ — удельное сопротивление проводника при температуре 0С, α — температурный коэффициент удельного сопротивления, который тоже имеет для каждого вещества свое, индивидуальное, значение. Из формулы (6) следует, что коэффициент α имеет размерность или .

В соответствии с законом Джоуля-Ленца при протекании электрического тока т выделяется тепло, а значит происходит рост температуры проводника. Кроме этого, в зависимости от области применения, электрические приборы могут работать как при пониженных (минусовых), так и при высоких температурах. Для точных расчетов электрических цепей необходимо учитывать зависимость ρ(Т). Величину α для конкретного материала можно узнать из справочной литературы.

Удельное электрическое сопротивление

Дальнейшие исследования позволили установить связь величины электрического сопротивления с его основными геометрическими размерами. Оказалось, что сопротивление проводника прямо пропорционально длине проводника L и обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника S.

Эта функциональная связь хорошо описывается следующей формулой:

$ R = ρ *{ Lover S} $ (4)

Постоянная для каждого вещества величина ρ была названа удельным сопротивлением. Значение этого параметра зависит от плотности вещества, его кристаллической структуры, строения атомов и прочих внутренних характеристик вещества. Из формулы (4) можно получить формулу для расчета удельного сопротивления, если имеются экспериментальные значения для R, L и S:

$ ρ = R*{ Sover L } $ (5)

Для большинства известных веществ измерения были произведены и внесены в справочные таблицы электрических сопротивлений проводников.

Удельное сопротивление металлов, Ом*мм2/м

(при Т = 20С)

Экспериментально было обнаружено, что с понижением температуры сопротивление металлов уменьшается. При приближении к температуре абсолютного нуля, которая равна -273С, сопротивление некоторых металлов стремится к нулю. Это явление называется сверхпроводимостью. Атомы и молекулы как бы “замораживаются”, прекращают любое движение и не оказывают сопротивления потоку электронов.

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.

Итак,

Так как удельное сопротивление в таблице измерено на проводе длиной в 1 м, в микроомах на 1 мм2 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 мм2.

1. Медь              
2. Вольфрам               
3. Никелин               
4. Железо               

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

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

Почему у металлов самые низкие удельные сопротивления

Из приведенной таблицы видно, что самыми низкими значениями удельных сопротивлений обладают металлы: серебро, медь, золото, алюминий и др. Такое свойство металлов связано с большой концентрацией свободных электронов, “не привязанных” к конкретному атому, а блуждающих в пространстве кристаллической решетки. Напряжение, приложенное к концам проводника, создает электрическое поле, которое действует на электроны, заставляя их двигаться согласованно, в одном направлении.

Рис. 2. Электрический ток в металлах, свободные электроны.

Самым низким значением ρ обладает серебро — 0,016 Ом*мм2/м. Но для повсеместного, массового, использования в сетях электроснабжения и оборудовании этот металл не используется в виду слишком большой цены. Серебро применяется для создания самых ответственных контактов в специальных электротехнических устройствах. В следующей таблице приведены величины удельных сопротивлений металлов и сплавов, часто используемых металлов в электротехнике:

Таблица

Удельные сопротивления металлов, Ом*мм2/м

(при Т = 200С)

Наиболее популярными в электротехнике являются медь и алюминий. Медь и медные сплавы применяются для изготовления кабельной продукции и шунтов — деталей, ограничивающих большие токи через измерительные приборы.

Влияние температуры на удельное сопротивление

В справочниках значения ρ металлов приводятся при комнатной температуре 200С. Но эксперименты показали, что зависимость ρ(Т) имеет линейный характер и описывается формулой:

$ ρ(Т) = ρ0 * (1 + α*T)$ (3),

где: ρ0 — удельное сопротивление проводника при температуре 00С, α— температурный коэффициент сопротивления, который тоже имеет тоже индивидуален для каждого вещества. Значения α, полученные опытным путем, можно узнать из справочников. Ниже приведены значения α для некоторых металлов:

• Серебро — 0,0035;
• Медь — 0,004;
• Алюминий — 0,004;
• Железо — 0,0066;
• Платина — 0,0032;
• Вольфрам — 0,0045.

Таким образом, при повышении температуры сопротивление металлов растет. Это объясняется тем, что с ростом температуры увеличивается число дефектов в кристаллической решетке из-за более интенсивных тепловых колебаний ионов, тормозящих электронный ток.

Температурная зависимость удельного сопротивления металлов.

При приближении температуры металла к абсолютному нулю удельное сопротивление резко падает до нуля. Это явление называется сверхпроводимостью, а материалы, обнаруживающие такую способность, называются сверхпроводниками. Этот эффект открыл в 1911 г. голландский физик Камерлинг-Оннес. В его эксперименте удельное сопротивление ртути уменьшилось до нуля при 4,10К.

Свойства резистивных материалов

Удельное сопротивление металла зависит от температуры. Их значения приводится, как правило, для комнатной температуры (20°С). Изменение удельного сопротивления в результате изменения температуры характеризуется температурным коэффициентом.

Например, в термисторах (терморезисторах) это свойство используется для измерения температуры. С другой стороны, в точной электронике, это довольно нежелательный эффект.
Металлопленочные резисторы имеют отличные свойства температурной стабильности. Это достигается не только за счет низкого удельного сопротивления материала, но и за счет механической конструкции самого резистора.

Много различных материалов и сплавов используются в производстве резисторов. Нихром (сплав никеля и хрома), из-за его высокого удельного сопротивления и устойчивости к окислению при высоких температурах, часто используют в качестве материала для изготовления проволочных резисторов. Недостатком его является то, что его невозможно паять. Константан, еще один популярный материал, легко паяется и имеет более низкий температурный коэффициент.

Материалы высокой проводимости

К наиболее широкораспрстраненным материалам высокой проводимости следует отнести медь и алюминий (Сверхпроводящие материалы, имеющие типичное сопротивление в 10-20 раз ниже обычных проводящих материалов (металлов) рассматриваются в разделе Сверхпроводимость).

Медь

Преимущества меди, обеспечивающие ей широкое применение в качестве проводникового материала, следующие:

1. малое удельное сопротивление;
2. достаточно высокая механическая прочность;
3. удовлетворительная в большинстве случаев применения стойкость по отношению к коррозии;
4. хорошая обрабатываемость: медь прокатывается в листы, ленты и протягивается в проволоку, толщина которой может быть доведена до тысячных долей миллиметра;
5. относительная легкость пайки и сварки.

Медь получают чаще всего путем переработки сульфидных руд. После ряда плавок руды и обжигов с интенсивным дутьем медь, предназначенная для электротехнических целей, обязательно проходит процесс электролитической очистки.

В качестве проводникового материала чаще всего используется медь марок М1 и М0. Медь марки М1 содержит 99.9% Cu, а в общем количестве примесей (0.1%) кислорода должно быть не более 0,08%. Присутствие в меди кислорода ухудшает ее механические свойства. Лучшими механическими свойствами обладает медь марки М0, в которой содержится не более 0.05% примесей, в том числе не свыше 0.02% кислорода.

Медь является сравнительно дорогим и дефицитным материалом, поэтому она все шире заменяется другими металлами, особенно алюминием.

В отдельных случаях применяются сплавы меди с оловом, кремнием, фосфором, бериллием, хромом, магнием, кадмием. Такие сплавы, носящие название бронз, при правильно подобранном составе имеют значительно более высокие механические свойства, чем чистая медь.

Алюминий

Алюминий является вторым по значению после меди проводниковым материалом. Это важнейший представитель так называемых легких металлов: плотность литого алюминия около 2.6, а прокатанного — 2.7 Мг/м3. Т.о., алюминий примерно в 3.5 раза легче меди. Температурный коэффициент расширения, удельная теплоемкость и теплота плавления алюминия больше, чем меди. Вследствие высоких значений удельной теплоемкости и теплоты плавления для нагрева алюминия до температуры плавления и перевода в расплавленное состояние требуется большая затрата тепла, чем для нагрева и расплавления такого же количества меди, хотя температура плавления алюминия ниже, чем меди.

Алюминий обладает пониженными по сравнению с медью свойствами — как механическими, так и электрическими. При одинаковом сечении и длине электрическое сопротивление алюминиевого провода в 1.63 раза больше, чем медного. Весьма важно, что алюминий менее дефицитен, чем медь.

Для электротехнических целей используют алюминий, содержащий не более 0. 5% примесей, марки А1. Еще более чистый алюминий марки АВ00 (не более 0.03% примесей) применяют для изготовления алюминиевой фольги, электродов и корпусов электролитических конденсаторов. Алюминий наивысшей чистоты АВ0000 имеет содержание примесей не более 0ю004%. Добавки Ni, Si, Zn или Fe при содержании их 0.5% снижают γ отожженного алюминия не более, чем на 2-3%. Более заметное действие оказывают примеси Cu, Ag и Mg, при том же массовом содержании снижающие γ алюминия на 5-10%. Очень сильно снижают электропроводность алюминия Ti и Mn.

Алюминий весьма активно окисляется и покрывается тонкой оксидной пленкой с большим электрическим сопротивлением. Эта пленка предохраняет металл от дальнейшей коррозии.

Алюминиевые сплавы обладают повышенной механической прочностью. Примером такого сплава является альдрей, содержащий 0.3-0.5% Mg, 0.4-0.7% Si и 0.2-0.3% Fe. В альдрее образуется соединение Mg2Si, которое сообщает высокие механические свойства сплаву.

Железо и сталь

Железо (сталь) как наиболее дешевый и доступный металл, обладающий к тому же высокой механической прочностью, представляет большой интерес для использования в качестве проводникового материала. Однако даже чистое железо имеет значительно более высокое сравнительно с медью и алюминием удельное сопротивление; ρ стали, т.е. железа с примесью углерода и других элементов, еще выше. Обычная сталь обладает малой стойкостью коррозии: даже при нормальной температуре, особенно в условиях повышенной влажности, она быстро ржавеет; при повышении температуры скорость коррозии резко возрастает. Поэтому поверхность стальных проводов должна быть защищена слоем более стойкого материала. Обычно для этой цели применяют покрытие цинком.

В ряде случаев для уменьшения расхода цветных металлов применяют так называемый биметалл. Это сталь, покрытая снаружи слоем меди, причем оба металла соединены друг с другом прочно и непрерывно.

Натрий

Весьма перспективным проводниковым материалом является металлический натрий. Натрий может быть получен электролизом расплавленного хлористого натрия NaCl в практически неограниченных количествах. Из сравнения свойств натрия со свойствами других проводниковых металлов видно, что удельное сопротивление натрия примерно в 2. 8 раза больше ρ меди и в 1.7 раз больше ρ алюминия, но благодаря чрезвычайно малой плотности натрия (плотность его почти в 9 раз меньше плотности меди), провод из натрия при данной проводимости на единицу длины должен быть значительно легче, чем провод из любого другого металла. Однако натрий чрезвычайно активен химически (он интенсивно окисляется на воздухе, бурно реагирует с водой), почему натриевый провод должен быть защищен герметизирующей оболочкой. Оболочка должна придавать проводу необходимую механическую прочность, так как натрий весьма мягок и имеет малый предел прочности при деформациях.

Что такое сопротивление медного провода

В металлах ток образуется при появлении электрического поля. Оно «заставляет» двигаться электроны упорядоченно, в одном направлении. Электроны дальних орбит атома, слабо удерживаемые ядром, формируют ток.

Медные провода

При прохождении отрицательных частиц сквозь кристаллическую решетку молекул меди, они сталкиваются с атомами и другими электронами. Возникает препятствие или сопротивление направленному движению частиц.

Для оценки противодействия току была введена величина «электрическое сопротивление» или «электрический импеданс». Обозначается она буквой «R» или «r». Вычисляется сопротивление по формуле Георга Ома: R=, где U — разность потенциалов или напряжение, действующее на участке цепи, I — сила тока.

Понятие сопротивления

Важно! Чем выше значение импеданса металла, тем меньший ток проходит по нему, и именно медные проводники так широко распространены в электротехнике, благодаря этому свойству.

Исходя из формулы Ома, на величину тока влияет приложенное напряжение при постоянном R. Но резистентность медных проводов меняется, в зависимости от их физических характеристик и условий эксплуатации.

Что влияет на сопротивление медного провода

Электрический импеданс медного кабеля зависит от нескольких факторов:

• Удельного сопротивления;
• Площади сечения проволоки;
• Длины провода;
• Внешней температуры.

Последним пунктом можно пренебречь в условиях бытового использования кабеля. Заметное изменение импеданса происходит при температурах более 100°C.

Зависимость сопротивления

Удельное сопротивление в системе СИ обозначается буквой ρ. Оно определяется, как величина сопротивления проводника, имеющего сечение 1 м2 и длину 1 м, измеряется в Ом ∙ м2. Такая размерность неудобна в электротехнических расчетах, поэтому часто используется единица измерения Ом ∙ мм2.

Важно! Данный параметр является характеристикой вещества — меди. Он не зависит от формы или площади сечения. Чистота меди, наличие примесей, метод изготовления проволоки, температура проводника — факторы, влияющие на удельное сопротивление.

Зависимость параметра от температуры описывается следующей формулой: ρt= ρ20[1+ α(t−20°C)]. Здесь ρ20— удельное сопротивление меди при 20°C, α— эмпирически найденный коэффициент, от 0°Cдо 100°C для меди имеет значение, равное 0,004 °C-1, t — температура проводника.

Ниже приведена таблица значений ρ для разных металлов при температуре 20°C.

Таблица удельного сопротивления

Согласно таблице, медь имеет низкое удельное сопротивление, ниже только у серебра. Это обуславливает хорошую проводимость металла.

Чем толще провод, тем меньше его резистентность. Зависимость R проводника от сечения называется «обратно пропорциональной».

Важно! При увеличении поперечной площади кабеля, электронам легче проходить сквозь кристаллическую решетку. Поэтому, при увеличении нагрузки и возрастании плотности тока, следует увеличить площадь сечения.

Увеличение длины медного кабеля влечет рост его резистентности. Импеданс прямо пропорционален протяженности провода. Чем длиннее проводник, тем больше атомов встречаются на пути свободных электронов.

Выводы

Последним элементом, влияющим на резистентность меди, является температура среды. Чем она выше, тем большую амплитуду движения имеют атомы кристаллической решетки. Тем самым, они создают дополнительное препятствие для электронов, участвующих в направленном движении.

Важно! Если понизить температуру до абсолютного нуля, имеющего значение 0° Kили -273°C, то будет наблюдаться обратный эффект — явление сверхпроводимости. В этом состоянии вещество имеет нулевое сопротивление.

Температурная корреляция

Сравнение проводимости разных видов стали

Характеристики стали зависят от ее состава и температуры:

• Для углеродистых сплавов сопротивление довольно низкое: оно составляет 0,13-0,2 мкОм/м. Чем выше температура, тем больше значение;
• Низколегированные сплавы имеют более высокое сопротивление — 0,2-0,43 мкОм/м;
• Высоколегированные стали отличаются высоким сопротивлением — 0,3-0,86 мкОм/м;
• Благодаря высокому содержанию хрома сопротивление хромистых нержавеющих сплавов равняется 0,5-0,6 мкОм/м;
• Хромоникелевые аустенитные стали являются нержавеющими и благодаря никелю имеют высокую сопротивляемость — 0,7-0,9 мкОм/м.

Медь стоит на втором месте по степени электропроводимости: она отлично пропускает электрический ток и повсеместно используется при изготовлении проводов. Не реже применяют и алюминий: он слабее меди, но дешевле и легче.

Активное сопротивление проводов, кабелей и линий

Из-за того что переменный ток проходит неравномерно, то при одинаковых условиях тока переменного и постоянного R будет отличаться. Как уже было сказано, стальные электропровода имеют лучшее активное R по сравнению с проводниками из цветных металлов, которые имеют одинаковое R при любой силе тока.

Напротив, активное R электрокабелей из стали всегда зависит от электрического тока, поэтому удельную постоянную проводимость в этом случае никогда не используют. Активное R электрокабеля определяют с помощью формулы: R=l/у*s.

Суть явления

Это величина, характерная для проводника, имеющего длину 1 метр и площадь поперечного сечения 1 квадратный метр/миллиметр. Ее обозначают греческой буквой ρ. Разным материалам свойственны разные удельные сопротивления. Вместе с тем сопротивление проводника будет меняться в прямой пропорциональности к длине и в обратной к площади поперечного сечения. То есть чем больше длина проводника, тем оно выше, но чем больше толщина, тем оно ниже.

Длина

Предыдущая

РазноеЧто такое фазное и линейное напряжение?

Следующая

РазноеБлуждающие токи и способы борьбы с ними

удельное сопротивление, применение, состав, температура плавления

Таблица удельных сопротивлений 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.

температурный коэффициент сопротивления

– это изменение сопротивления проводника при его нагревании, приходящееся на 1 Ом первоначального сопротивления и на 1° температуры, обозначается буквой α.

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

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

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

Таблица 2

Общая характеристика

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

Манганин МНМц 3−12

Cu	Fe	Mn	Pb% и S%	Ni+Co	Примеси
Основа > 82%	≤ 0. 2	11.5 — 13.5	по 0,02%	2.5 — 3.5	≤ 0.4

Манганин МНМцАЖ 3−12−0,3−0,3

Основные качества

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

Сплав латуни

Латунь металл компонентный. Это означает, что чаще всего латунь идёт в сплавах с другими металлами. Для латуни главным легирующим элементом обычно считается цинк. Но при необходимости он может быть дополнен другими элементами: марганец, железо, свинец или никель. У латуни есть несколько сплавов, которые в разной мере популярны, но рассмотреть следует два самых востребованных и интересных в практическом плане: двойной и многокомпонентный, содержащий медь.

Для любого мастера, работающего с латунью, температура плавления этого сплава имеет определённый практический смысл. Осведомлённость в этой области сможет помочь в решении многих вероятных проблем.

Если знать температуру плавления латуни, то есть предел, при котором её можно расплавить, то появится возможность изготавливать различные конструктивные элементы, возможно и в домашних условиях.

Материалы высокой проводимости

К наиболее широкораспрстраненным материалам высокой проводимости следует отнести медь и алюминий (Сверхпроводящие материалы, имеющие типичное сопротивление в 10 -20 раз ниже обычных проводящих материалов (металлов) рассматриваются в разделе Сверхпроводимость).

Преимущества меди, обеспечивающие ей широкое применение в качестве проводникового материала, следующие:

1. малое удельное сопротивление;
2. достаточно высокая механическая прочность;
3. удовлетворительная в большинстве случаев применения стойкость по отношению к коррозии;
4. хорошая обрабатываемость: медь прокатывается в листы, ленты и протягивается в проволоку, толщина которой может быть доведена до тысячных долей миллиметра;
5. относительная легкость пайки и сварки.

Медь получают чаще всего путем переработки сульфидных руд. После ряда плавок руды и обжигов с интенсивным дутьем медь, предназначенная для электротехнических целей, обязательно проходит процесс электролитической очистки.

В качестве проводникового материала чаще всего используется медь марок М1 и М0. Медь марки М1 содержит 99.9% Cu, а в общем количестве примесей (0.1%) кислорода должно быть не более 0,08%. Присутствие в меди кислорода ухудшает ее механические свойства. Лучшими механическими свойствами обладает медь марки М0, в которой содержится не более 0. 05% примесей, в том числе не свыше 0.02% кислорода.

Медь является сравнительно дорогим и дефицитным материалом, поэтому она все шире заменяется другими металлами, особенно алюминием.

В отдельных случаях применяются сплавы меди с оловом, кремнием, фосфором, бериллием, хромом, магнием, кадмием. Такие сплавы, носящие название бронз, при правильно подобранном составе имеют значительно более высокие механические свойства, чем чистая медь.

Алюминий

Алюминий является вторым по значению после меди проводниковым материалом. Это важнейший представитель так называемых легких металлов: плотность литого алюминия около 2.6, а прокатанного — 2.7 Мг/м 3 . Т.о., алюминий примерно в 3.5 раза легче меди. Температурный коэффициент расширения, удельная теплоемкость и теплота плавления алюминия больше, чем меди. Вследствие высоких значений удельной теплоемкости и теплоты плавления для нагрева алюминия до температуры плавления и перевода в расплавленное состояние требуется большая затрата тепла, чем для нагрева и расплавления такого же количества меди, хотя температура плавления алюминия ниже, чем меди.

Алюминий обладает пониженными по сравнению с медью свойствами — как механическими, так и электрическими. При одинаковом сечении и длине электрическое сопротивление алюминиевого провода в 1.63 раза больше, чем медного

Весьма важно, что алюминий менее дефицитен, чем медь

Константан

Имеет белый цвет с характерным желтоватым оттеком. В состав входят: медь -59 %; никель – 39-41 %; марганец – 1-2 %. Температура плавления 1260 °С. Этот медно-никелевый сплав получил свое название благодаря основному свойству – термостабильности. Он имеет очень хорошие показатели электрического сопротивления при низком значении температурного коэффициента расширения. Сплав идет для изготовления проволоки для термопар, в производстве измерительных приборов, а также электронагревательных элементах, работающих при температурах до 400-500 градусов.

Проволока, изготовленная из константана, подвергается специальной термической обработке, в результате которой металл на поверхности образует тонкую окисную пленку. Благодаря этому изделие не нуждается в дополнительной лакировке или защитном покрытии. Константан очень пластичен. Это свойство позволяет применять его при сварке медно-никелевых сплавов.

Недостатком константана является его достаточно высокая ЭДС – около 43 мкВ. Это исключает использование проволоки и ленты из него в высокоточных измерительных приборах.

Применение

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

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

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

Серебряный манганин

Если медь в сплаве заменить аргентумом, то получится серебряный манганин белесого цвета, имеющий те же свойства, но значительно более дорогостоящий.

Применение манганина

Ферромарганец добавляет манганину твердости и увеличивает магнитные свойства. При этом незначительно уменьшается электросопротивление, но именно оно наиболее ценится в сплаве.

Поскольку показатели сопротивления манганина со временем остаются неизменными, его используют в электроизмерительных приборах. Элементы таких аппаратов не должны реагировать на колебания температуры либо тока.

Из манганина изготавливают элементы вольтомметров, гальванометров, милливольтметров, гальванометров, амперметров, миллиамперметров, ваттметров, электрических счетчиков, фазометров, частометров, омметров. Также сплав широко применяют в производстве шунтов, резисторов, датчиков, катушек сопротивления.

При этом необходимо учитывать, что медный манганин подвержен коррозии, в отличие от серебряного, у которого появляется только оксидная пленка.

Манганин

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

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

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

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

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

Манганин отличается характерным желтоватым оттенком.  

Манганин представляет собой сплав меди, марганца и никеля.  

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

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

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

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

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

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

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

Сплавы манганин и константан

Подробности Категория: Сплавы для резисторов и тензорезисторов

Сплавы манганин и константан.

Манганин применяют для изготовления прецизионных резистивных элементов, константан — в основном для изготовления тензорезисторов. Сплавы отличает малый температурный коэффициент электросопротивления при температурах 15—30°С (манганин) и (–60)…(+300)°С (константан).

В табл. 159 приведены основные нормируемые свойства этих сплавов. Манганин неустойчив против коррозии в атмосфере, содержащей пары кислот, щелочей, аммиака и т. д., а также чувствителен к значительному изменению влажности воздуха. Константан имеет лучшую коррозионную стойкость, чем манганин. В табл. 160 приведены некоторые физические свойства сплавов для резисторов и тензорезисторов.

Эксплуатационные особенности

. В проволочных тензорезисторах, предназначенных для длительных измерений статических деформаций в интервале температур (20)…(350—400)°С, наиболее целесообразно применять сплавы Н80ХЮД и Х20Н75Ю. Варьируя температуру и длительность изотермических выдержек проволоки или готовых тензорезисторов из этих сплавов, можно получить тензорезисторы со стабильными характеристиками, удовлетворяющие условию самотермокомпенсации для широкого круга конструкционных материалов, с отклонением от нулевого уровня ±25·10–5 Ом/см в интервале температур 20—400°С. Сплав Х20Н75Ю в виде тончайшей ленты применяют для изготовления прецизионных резисторов.

Из сплава НМ23ХЮ изготовляют термостойкие тензорезисторы для длительных (несколько сотен часов) измерений при температурах до 430°С и кратковременных измерений до 500°С с применением схемной компенсации и предварительным подбором тензорезисторов в пары по электросопротивлению и температурным характеристикам.

Высокотемпературные тензорезисторы из проволоки сплава НМ23ХЮ (тип НМП-430М) выпускаются серийно по ТУ 25/06-353—68. Из сплава НМ23ХЮ могут изготавливаться также проволочные малогабаритные переменные и постоянные резисторы.

Рекомендуются следующие наиболее рациональные варианты применения тензорезисторов из сплава 0Х21Ю5ФМ:

1) многократные циклы до 500°С с различной скоростью нагрева и охлаждения;

2) многократные циклы до 600°С с достаточно постоянной скоростью нагрева и охлаждения;

3) длительные изотермические выдержки в интервале температур 20—500°С.

Сплав 0Х21Ю9 может применяться для тензорезисторов, работающих в интервале 20—800°С в случае:

а) многократных циклов до 700—800°С с достаточно постоянной скоростью нагрева и охлаждения;

б) длительных изотермических выдержек в интервале температур 20—700°С.

Принятые обозначения и пересчетные значения для ряда единиц измерения

Основные характеристики

На такой показатель, как температура плавления латуни в первую очередь влияет её состав. Температура в разных случаях может иметь различные показатели, которые колеблются в диапазоне от восьмисот восьмидесяти градусов по Цельсию до девятисот пятидесяти. Конечно, возможно этот диапазон понизить. Если существует потребность в этом, то следует просто в состав сплава вводить больше цинка. Для обратного эффекта следует делать соответственно наоборот.

Обработка этого металла может осуществляться посредством сварки, но следует помнить, что в таком случае она может прокатываться.

Следует знать тот важный факт, что если не позаботиться о покрытии поверхности этого сплава дополнительной защитой, то впоследствии придётся столкнуться с почернением поверхности. Это связано с тем, что при контакте с воздухом она немного окисляется, вследствие чего и происходит лёгкое почернение.

Поверхность латуни достаточно легко поддаётся полировке. Для того чтобы выбрать способ плавления для этого металла следует, для начала, учесть его состав.

Следует помнить, что на латунный сплав весьма негативно влияют такие элементы, как свинец или висмут. Это связано с тем, что эти элементы значительно снижают свойства материала к деформации в условиях, когда он находится в состоянии нагрева.

Латунь является цветным металлом, но в то же время она обладает множеством особых характеристик, что свойственны только этому материалу. Металл обладает некоторыми преимуществами, которые напрямую влияют на популярность материала:

1. Латунь имеет высокую устойчивость к процессам коррозии.
2. Материал обладает довольно высокой степенью текучести, что является очень важным фактором при его плавлении.
3. Можно отметить и высокие антифрикционные свойства этого металла, а также довольно низкую склонность к ликвации.

В принципе, можно отметить ещё много разных достоинств, которые приписываются латуни, но они не общие, а узконаправленные. Это означает, что в зависимости от марки, материал используется в различных промышленных сферах.

Латунь используется в таких важных областях, как автомобилестроение и машиностроение. Также из этого компонентного металла создают большое количество разнообразных изделий различного назначения.

Для того чтобы можно было осуществлять работу с таким материалом, нужно для начала знать все его физические свойства, что впоследствии окажет непосредственную помощь в обработке латуни в домашних условиях.

Технические особенности латуни

• Температура плавления латуни — 880–950 градусов по Цельсию.
• Удельная теплоёмкость этого металла — 0,377 кДж*кг — 1*К-1 при термическом воздействии в 20 градусов по Цельсию.
• Плотность материала — 8300–8700 кг/метр кубический.
• Удельное электрическое сопротивление (0,07–0,08)*6—10 Ом*м.

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

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

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

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

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

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

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

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

Другие материалы по слесарному делу

• Сталь углеродистая качественная конструкционная
• Пассивация металлов
• Гальванопластика металлов
• Отпуск металлов
• Инконель

Применение и характеристики манганина

Изделия из этого сплава часто используют при создании электроизмерительных приборов. Так как учёные на первое место ставят точность, для них стабильный показатель удельного сопротивления крайне важен. В противном случае это может негативно повлиять на эксперимент.

Реостат – этот тот прибор, в состав которого входит манганиновая проволока, и подыскать ближайший аналог крайне непросто. Металл также задействован в конструкции шунтов. ТермоЭДС составляет не более 1 мкв/1 °C. Стоит отметить, что манганин подвержен коррозии, поэтому за ним нужен специальный уход. Мало того, необходимо всячески избегать попадания на поверхность кислот. Высокая влажность может губительно сказаться на металле. Максимальная рабочая температура составляет +70 – +80 градусов. После специальной термической обработки проволока сохраняет свои свойства при температуре до +200 °C.

Изделия, представленные у нас на сайте, изготовляются нашим заводом при помощи технологии холодной деформации. В ассортименте имеются проволоки круглого сечения. При индивидуальном заказе можно подобрать квадратную или шестиугольную форму. Помимо проволоки и сложных электротехнических приборов из сплава также изготовляют ленты толщиной до 0,08 мм и шириной до 270 мм, а также провода, в которых для большей надёжности используется дополнительная изоляция (материал — эмаль).

Хромоникелевые сплавы сопротивления

Ad· jlcelectromet.com/heating-alloys

Специальные никелевые сплавы мирового класса для нагревательных элементов

JLC Electromet Pvt. Ltd. является одним из ведущих мировых производителей из специальных сплавов на основе никеля в формах проволоки, прутка, полосы и ленты . Сертифицированный по стандарту ISO:9001 производитель никелевого сплава в Индии , который является вертикально интегрированным и поставка в более чем 50 стран . Никель-хромовые, медно-никелевые и другие сплавы для Нагрева и сопротивления .

E: [email protected]
Тел.: +91 (141) 233 1215

Фон никель-хромовых сплавов сопротивления

Система никель-хром (NiChrom) показывает, что хром хорошо растворяется в никеле. Максимум составляет 47% при эвтектической температуре и падает примерно до 30% при комнатной температуре. Ряд промышленных сплавов основан на этом твердом растворе. Такие сплавы обладают отличной стойкостью к высокотемпературному окислению и коррозии, а также хорошей износостойкостью.

Нагревательные элементы

Заметное увеличение удельного электрического сопротивления наблюдается при увеличении добавок хрома. Уровень добавления 20% хрома считается оптимальным для проводов электрического сопротивления, подходящих для электрических нагревательных элементов. Этот состав сочетает в себе хорошие электрические свойства с хорошей прочностью и пластичностью, что делает его пригодным для волочения проволоки. Товарные сорта включают никель-хром и NiCr. В эту композицию могут быть внесены небольшие модификации, чтобы оптимизировать ее для конкретных применений.

Добавление соответствующих реактивных легирующих элементов повлияет на свойства окалины. Условия эксплуатации сплава во многом будут влиять на состав, который следует использовать. В таблице 1 представлены различия в составе сплавов, используемых для периодического и непрерывного использования.

Таблица 1. Подходящие составы для нагревательных элементов, используемых периодически и непрерывно.

В то время как изменения состава оказывают незначительное влияние на механические свойства, более высокие добавки реактивных элементов предотвращают отслаивание окалины во время циклического нагревания и охлаждения. Этот эффект менее важен для постоянно работающих электрических нагревательных элементов, поэтому уровни добавления не должны быть такими высокими.

Бинарный сплав 90/10 Ni/Cr также используется для нагревательных элементов и имеет максимальную рабочую температуру 1100°C.

Никель-хром: нагревательный элемент и сплавы сопротивления

Описание сплава

• NiCr 80:20 – Промышленные печи (до 1200 °C), электрическое кухонное оборудование, прецизионные резисторы.
• NiCr 70:30 – Промышленные печи (до  1230 °C) с переменным окислительно-восстановительным атм., прецизионные резисторы.
• NiCr 60:15 – Промышленные печи (до 1100 °C), электронагревательное оборудование, высокоомные и потенциометрические резисторы.
• NiCr 40:20 – Бытовые отопительные приборы (до 1050 °C), печи в науглероживающей или полувосстановительной атмосфере.
• NiCr 30:20 – Печи промышленные (до 1050 °С), нагревательные элементы кухонного оборудования.

Состояние поставки

Никель-хромовые сплавы доступны в следующих состояниях:

1. Bright Annealed
2. Oxidized Annealed
3. Bright Drawn

Properties

R (Ом/м) =     Удельное сопротивление (микром·см)
                                A (в мм2) x 100

Диапазон размеров

	Specific Resistance (Electrical Resistivity) m W — см	Плотность г/см3	Линейное расширение Коэфф. bet RT & 1000 °C (10-6/K)	Maximum Operating Temperature (°C) (in air)
NiCr 80:20	108	8.3	17.0	1200
NiCr 70:30	118	8.1	17.0	1250
NiCr 60:15	112	8.2	17.0	1100
NiCr 40:20	105	7,9	19,0	1050
NICR 30:20	104	7,9	9.0	1000966
9.0

	Wire	Strip	Ribbon
Dia (mm)	12 – 0. 15	—	—
Width (mm )	—	5 — 100	0,5 — 5
Толщина (мм)	—	0,5 — 3	0,15 и выше
0,15 и выше.0010   NiCr 80:20 NiCr 70:30 NiCr 60:15 NiCr 40:20 NiCr 30:20 Tensile strength Min-Max (N/mm 2 ) 700-900 800-950 700-850 700-850 650-800 Elongation % (L0 =100 мм) 25-35 25-30 25-35 25-35 25-35 Chemical & Physical properties of Electrical Resistance Alloys 995555555555. См.99115991159111151115. 0005 Статья предоставлена ​​JLC Electromet Pvt. Ltd., Индия Высокотемпературные сплавы Сплав NiChrome обладает лучшей стойкостью к горячей коррозии и окислению, чем недорогие сплавы железа, никеля и хрома. Следовательно, он в основном используется для литых и кованых деталей для высокотемпературных применений. Этот сплав идеально подходит для применений, склонных к окислению. Объявление· jlcelectromet.com/heating-alloys Специальные никелевые сплавы мирового класса для нагревательных элементов JLC Electromet Pvt. Ltd. является одним из ведущих мировых производителей из специальных сплавов на основе никеля в формах проволоки, прутка, полосы и ленты . Сертифицированный по стандарту ISO:9001 производитель никелевого сплава в Индии , который является вертикально интегрированным и поставляет продукцию в более чем 50 стран . Никель-хромовые, медно-никелевые и другие сплавы для Нагрева и сопротивления . Э: [email protected] Тел.: +91 (141) 233 1215 Ad· Для получения дополнительной информации посетите JLC Electromet Pvt. Ltd. — ведущий мировой производитель никелевых сплавов или свяжитесь с ними через форму ниже: Поведение удельного сопротивления и температуры самопроводящего полимера бис(3-метоксисалицилидениминато)никеля . 2020 6 декабря; 12(12):2925. doi: 10.3390/polym12122925. Евгений Белецкий 1 , Валентин Ершов 1 , Степан Данилов 1 , Даниил Лукьянов 1 , Елена Алексеева 1 , Олег Левин 1 Принадлежности принадлежность 1 Институт химии Санкт-Петербургского государственного университета, 199034 Санкт-Петербург, Россия. PMID: 332 PMCID: PMC7762270 DOI: 10.3390/полим12122925 Бесплатная статья ЧВК Евгений Белецкий и соавт. Полимеры (Базель). 2020 . Бесплатная статья ЧВК . 2020 6 декабря; 12(12):2925. doi: 10.3390/polym12122925. Авторы Евгений Белецкий 1 , Валентин Ершов 1 , Степан Данилов 1 , Даниил Лукьянов 1 , Елена Алексеева 1 , Олег Левин 1 принадлежность 1 Институт химии СПбГУ, 199034 Санкт-Петербург, Россия. PMID: 332 PMCID: PMC7762270 DOI: 10.3390/полим12122925 Абстрактный Материалы с положительным температурным коэффициентом имеют множество применений, включая защиту от перезаряда и перегрева в литий-ионных (Li-ion) батареях. Терморезистивные свойства электропроводящего полимера на основе основной цепи никелевого (саленового) типа, известного как поли-NiMeOSalen, были оценены с помощью измерений удельного сопротивления in situ. Было обнаружено, что полимер является проводящим при температурах ниже 220 °C; однако удельное сопротивление полимера увеличилось на три порядка при достижении 250 ° C. Результаты термогравиметрии в сочетании с элементным анализом показали, что переход от изолирующей стадии к проводящей стадии произошел в результате термического делегирования полимера. Электрохимические исследования показали, что полимер сохраняет свою электроактивность при нагревании и может быть восстановлен до проводящего состояния путем окисления путем электрохимического легирования в растворе электролита. Ключевые слова: проводимость; положительный температурный коэффициент; саленовый полимер; термостабильность. Заявление о конфликте интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Цифры Рисунок 1 Схема электрополимеризации… Рисунок 1 Схема реакции электрополимеризации: ( ) полимерное покрытие (слева) и… фигура 1 Схема реакции электрополимеризации: ( а ) покрытые полимером (слева) и чистые (справа) ИДЕ электроды и ( б ) ток электроосаждения полимера в зависимости от времени при потенциале 850 мВ в 5 мМ растворе мономера в ацетонитриле с 0,1 М LiBF 4 ( с ). Рисунок 1 Схема электрополимеризации… Рисунок 1 Схема реакции электрополимеризации: ( ) полимерное покрытие (слева) и… фигура 1 Схема реакции электрополимеризации: ( a ) покрытые полимером (слева) и чистые (справа) электроды IDE и ( b ) ток электроосаждения полимера в зависимости от времени при потенциале 850 мВ в 5 мМ растворе мономера в ацетонитриле с 0,1 М LiBF 4 ( с ). Рисунок 2 Схема подключения… Рисунок 2 Схема подключения потенциостата и термопары для проверки температуры. фигура 2 Схема подключения потенциостата и термопары для проверки температуры. Рисунок 3 Температурная зависимость… Рисунок 3 Температурная зависимость электросопротивления ИДЕ с легированным полиНимеОСаленом. Рисунок 3 Температурная зависимость электросопротивления ИДЕ с легированным полиНимеОСаленом. Рисунок 4 TGA (зеленая линия, левая ось)… Рисунок 4 ТГА (зеленая линия, левая ось) и ДСК (синяя линия, правая ось) кривые… Рисунок 4 Кривые ТГА (зеленая линия, левая ось) и ДСК (синяя линия, правая ось) кривых легированного полиNiMeOSalen в диапазоне температур от 20 до 850 °C. Рисунок 5 Результаты SEM/EDX того же… Рисунок 5 Результаты SEM/EDX для тех же образцов, записанные до нагревания ( а – с… Рисунок 5 Результаты SEM/EDX тех же образцов, записанные до нагревания ( a – c ) и после нагрева до температуры 250 °C ( d – f ). Рисунок 6 РФЭС-спектры поли[Ni(CH 3… Рисунок 6 РФЭС-спектры поли[Ni(CH 3 OSalen)] при энергиях связи, соответствующих Ni… Рисунок 6 РФЭС-спектры поли[Ni(CH 3 OSalen)] при энергиях связи, соответствующих Ni 2p ( a ), C 1s ( b ), B 1s 6 c 83. — DOI Кулова Т.Л. Новые электродные материалы для литий-ионных аккумуляторов. Русь. Дж. Электрохим. 2013; 49:1–25. дои: 10.1134/S1023193513010102. — DOI Кисе М. , Йошиока С., Хамано К., Такемура Д., Нисимура Т., Урушибата Х., Йошиясу Х. Разработка нового безопасного электрода для литиевой аккумуляторной батареи. J. Источники питания. 2005; 146: 775–778. doi: 10.1016/j.jpowsour.2005.03.158. — DOI Кисе М., Йошиока С., Курики Х. Связь между составом положительного электрода и производительностью элемента и безопасностью литий-ионных батарей PTC. J. Источники питания. 2007; 174: 861–866. doi: 10.1016/j.jpowsour.2007.06.224. — DOI Грантовая поддержка 19-19-00175/Российский научный фонд Материалы проводников: Чистый никель – LEONI Чистый никель сохраняет исключительную прочность и долговечность при высоких температурах в сочетании с хорошим уровнем сопротивления даже до точки последующей обработки. В то же время он имеет сравнительно высокий температурный коэффициент сопротивления (0,00600 1/°С), не теряя при этом хорошей электропроводности по сравнению с 20% IACS. При комнатной температуре никель хорошо переносит воздействия окружающей среды, такие как воздух, вода, соляные кислоты и хорошо выщелачивается. Basic properties of pure nickel Physical Characteristic Unit NiCr 80/20 NiCr 60/15 NiCr 40/20 NiCr 30/20 FeCrAl 135 Nominal Composition Ni % 79 60 37 30 — Cr % 20 15 20 20 20 Al — — — — 5 Fe % — Balance Balance Баланс Баланс Другие SI + SI + 2 SI + 2 SI + + 108 / 110 112 105 104 137 Density Gm/cm 3 8.412 8.247 7.95 7.90 7.20 Maximum operating temperature of element °C 1200 1100 1050 1000 1250 Melting Point Approx °C 1400 1350 1380 1390 1510 Temperature Coefficient of Resistance x 10 -6 /°c Km 60 170 240 250 70 Диапазон ° C 20-1000 20-500 20-1000 20-1000 20-1000 . °C 435 450 460 500 460 Linear Expansion Coefficient (T=20-1000°C) 10-6 /°C 17 17 19 19 14 Tensile Strength MIN/MAX N/mm 2 690 690 690 690 640 N- mm 2 1700 1700 1700 1700 1500 ELONGATION % 30 30 30 30 16 16 16 30 16 160066 160066 160066 6 ( 6 ), Ф 1с ( д ). (Черные линии — экспериментальные результаты; цветные линии — результаты, соответствующие гауссовой кривой). Рисунок 6 РФЭС-спектры поли[Ni(CH 3… Рисунок 6 РФЭС-спектры поли[Ni(CH 3 OSalen)] при энергиях связи, соответствующих Ni… Рисунок 6 XPS-спектры поли[Ni(CH 3 OSalen)] при энергиях связи, соответствующих Ni 2p ( a ), C 1s ( b ), B 1s ( c ), F 1s ( d ). (Черные линии — экспериментальные результаты; цветные линии — результаты, соответствующие гауссовой кривой). Рисунок 7 CVA ( a ) и… Рисунок 7 ЦВА ( a ) и данные электропроводности на месте ( b ) из… Рисунок 7 CVA ( a ) и данные электропроводности in situ ( b ) полиNiMeOSalen до и после термообработки. Электролит представляет собой 0,1 М LiBF4 в Ch4CN, скорость сканирования составляет 5 мВ/с. См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC Похожие статьи Полимер никель-саленового типа как проводящий агент и связующее для безуглеродных катодов в литий-ионных батареях. О’Мира С., Карушев М.П., ​​Положенцева И.А., Дхармасена С., Чо Х., Юркович Б.Дж., Коган С., Ким Дж.Х. О’Мира С. и др. Интерфейсы приложений ACS. 2019 9 января; 11 (1): 525-533. дои: 10.1021/acsami.8b13742. Epub 2018 26 декабря. Интерфейсы приложений ACS. 2019. PMID: 30540164 Приготовление на месте сшитых полимерных электролитов для литий-ионных аккумуляторов: сравнение мономерных систем. Рёхов Э. Т., Коелер М., Поспех Д., Кобш О., Мечтаева Э., Фогель Р., Войт Б., Николовский К., Вольтер М. Röchow ET и соавт. Полимеры (Базель). 2020 30 июля; 12 (8): 1707. doi: 10.3390/polym12081707. Полимеры (Базель). 2020. PMID: 32751500 Бесплатная статья ЧВК. Высокопроводящий и гибкий гелеобразный полимерный электролит с бис(фторсульфонил)имидной литиевой солью, отвержденный УФ-излучением для литий-ионных аккумуляторов. Джин Л., Ахмед Ф., Рю Т., Юн С., Чжан В., Ли И., Ким Д., Чан Х., Ким В. Джин Л. и др. Мембраны (Базель). 2019 30 октября; 9 (11): 139. doi: 10.3390/membranes 39. Мембраны (Базель). 2019. PMID: 31671534 Бесплатная статья ЧВК. Твердотельные полимерные электролиты на основе алифатических поликарбонатов для усовершенствованных литиевых аккумуляторов: достижения и перспективы. Чжан Дж., Ян Дж., Донг Т., Чжан М., Чай Дж., Донг С., Ву Т., Чжоу С., Цуй Г. Чжан Дж. и др. Маленький. 2018 сен;14(36):e1800821. doi: 10.1002/smll.201800821. Epub 2018 2 августа. Маленький. 2018. PMID: 30073772 Обзор. Обзор композитных электролитов на полимерной основе для литиевых аккумуляторов. Яо П., Ю. Х., Дин З., Лю Ю., Лу Дж., Лаворгна М., Ву Дж., Лю Х. Яо П. и др. Фронт хим. 20198 августа; 7:522. doi: 10.3389/fchem.2019.00522. Электронная коллекция 2019. Фронт хим. 2019. PMID: 31440498 Бесплатная статья ЧВК. Обзор. Посмотреть все похожие статьи использованная литература Австралийская комиссия по торговле и инвестициям Цепочка создания стоимости литий-ионных аккумуляторов Возможности новой экономики для Австралии. [(по состоянию на 5 декабря 2020 г.)]; 2018: 56. Доступно онлайн: https://apo.org.au/node/210341. Оуян Д., Чен М., Хуанг К., Венг Дж., Ван З., Ван Дж. Обзор термической опасности литий-ионной батареи и соответствующих мер противодействия. заявл. науч. 2019;9:2483. дои: 10.3390/app 9127 Electrical conductivity Material   Nickel (LEONI Histral® R20) Symbol   Ni Material number   2.4060 Стандарт   DIN 17740 Composition %-by-weight Nickel 99.6 Density g/cm³ at 20°C 8. 9 Melting point ° C 1453 % IACS MIN.* ≥ 20 9 ≥ 20 9 ≥ 20 m/Ωmm² at 20°C 13.9 Thermal conductivity W/(m*K) 91 Notes on properties and use     химический элемент (переходный металл) защита от коррозии за счет высокой стойкости к воздействию окружающей среды от щелочей, солевого тумана и восстановителей Высокая температурная сопротивление Высокая температурная коэффициент сопротивления (при 0,00600 1/° C) Низкая твердость и хорошая пророк в отжигании. * I international A nnealed C opper S tandard = IACS Относительная электропроводность меди принята равной 100% IACS, при этом для других металлов получены следующие значения: Серебро = 106%, золото = 72%, железо = 17% . ММ-Ø 0,51 мм Странс-проводник 7-end или 19-end Strands Применение Оплентные COILS For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For For Wire0120 устройства управления в средах с чрезвычайно высокой чувствительностью к температуре Общая информация Никель как минерал в чистом виде практически не встречается на нашей земле. По большей части его приходится извлекать из никельсодержащих руд довольно громоздким способом. Первым, кто изобразил эту стихию, был человек по имени Аксель Фредерик Кронштедт, не ранее середины 18 века. Он также был его тезкой. Из-за своей выдающейся устойчивости к агрессивным химическим веществам никель или, по крайней мере, никелированные продукты часто используются для изготовления устройств и инструментов, связанных с химической промышленностью. Никель широко используется в качестве легирующего материала для монет и рафинирования стали. В этих случаях добавление никеля приводит к улучшению коррозионной стойкости, твердости, прочности и пластичности. Упомянутая выше коррозионная стойкость, а также его прочность и долговечность даже при экстремальных температурах делают никель наиболее подходящим материалом для покрытия медной проволоки. При толщине покрытия 27% от общей массы изделия можно достичь термостойкости до 750°С (подробнее об этой теме читайте на нашем сайте о 27% никелированной меди). Проволока и жилы из чистого никеля и никелевых сплавов Электрические проводники из никелевых сплавов (например, LEONI Histral® R59, Konstantan) в основном используются в качестве нагревательных проводов (подробнее об этой теме читайте в нашей специальной статье о системах отопления) . Проводники из чистого никеля хорошо подходят для тех применений, где требуется еще более высокая термостойкость, например. в нагревательных змеевиках для свечей зажигания или подводящих проводах для нагревательных проводников. Кроме того, никель обладает относительно высоким температурным коэффициентом сопротивления (0,00600 1/°С при сохранении проводимости на уровне 20 % IACS). Этот коэффициент показывает, насколько увеличивается сопротивление проводника при изменении температуры. Следовательно, можно определить, имело ли место изменение температуры в какой-либо точке проводника, путем измерения его сопротивления без принуждения к измерению температуры. Чем выше температурный коэффициент сопротивления, тем точнее будет измерение. Этот аспект делает никель идеальным проводником для устройств управления в чрезвычайно чувствительных к температуре средах. Связанные темы на нашем веб -сайте Материалы LEONI HISTRAL® R20 Приложения Приложения для обогрева. Наша команда по исследованиям и разработкам станет вашим партнером в разработке индивидуальных решений. Свяжитесь с нами! Изделия из проволоки и решения Материалы Материалы проводников Чистый никель Делиться Обратная связь Выходные данные Защита данных Юридическая информация К началу Никелевые сплавы. Характеристики и применение Никель представляет собой серебристо-белый блестящий металл с легким золотистым оттенком, а никель является одним из наиболее распространенных легирующих элементов. Около 65% производства никеля используется в производстве нержавеющей стали. Поскольку никель не образует карбидных соединений в стали, он остается в растворе в феррите, тем самым упрочняя и повышая ударную вязкость ферритной фазы. Никелевые стали легко подвергаются термической обработке, поскольку никель снижает критическую скорость охлаждения. Сплавы на основе никеля (например, сплавы Fe-Cr-Ni(Mo)) обладают превосходной пластичностью и ударной вязкостью даже при высоких уровнях прочности, и эти свойства сохраняются до низких температур. Никель и его сплавы обладают высокой стойкостью к коррозии во многих средах, особенно в щелочных (щелочных). Никель также уменьшает тепловое расширение для лучшей стабильности размеров. Никель является базовым элементом для суперсплавов. Эти металлы обладают превосходной стойкостью к термической деформации ползучести и сохраняют свою жесткость, прочность, ударную вязкость и стабильность размеров при температурах, намного более высоких, чем другие аэрокосмические конструкционные материалы. Типы никелевых сплавов Суперсплавы на основе никеля Суперсплавы на основе никеля в настоящее время составляют более 50% веса современных авиационных двигателей. К суперсплавам на основе никеля относятся сплавы, упрочняемые твердым раствором, и сплавы, упрочняемые старением. Упрочняемые при дисперсии сплавы состоят из аустенитной (ГЦК) матрицы, диспергированной с когерентным выделением интерметаллида Ni 3 (Al, Ti) с ГЦК структурой. Суперсплавы на основе никеля представляют собой сплавы с никелем в качестве основного легирующего элемента и предпочтительны в качестве материала лезвия в ранее обсуждавшихся областях применения, а не суперсплавы на основе кобальта или железа. Суперсплавы на основе никеля отличаются высокой прочностью, ползучести и коррозионной стойкостью при высоких температурах. Обычно лопатки турбин отливают в форме направленного затвердевания или монокристаллической формы. Монокристаллические лопатки в основном используются в первом ряду ступени турбины. Например, Inconel является зарегистрированным товарным знаком Special Metals для семейства аустенитных жаропрочных сплавов на основе никеля и хрома. Inconel 718 — суперсплав на основе никеля , обладающий высокими прочностными свойствами и устойчивостью к повышенным температурам. Он также демонстрирует замечательную защиту от коррозии и окисления. Высокотемпературная прочность инконеля достигается за счет упрочнения твердого раствора или дисперсионного твердения, в зависимости от сплава. Inconel 718 состоит из 55% никеля, 21% хрома, 6% железа и небольшого количества марганца, углерода и меди. Нейзильбер Нейзильбер , также известный как нейзильбер, никелевая латунь или альпака, представляет собой сплав меди с никелем и часто цинком. Например, медный сплав UNS C75700 из нейзильбера 65-12 обладает хорошей устойчивостью к коррозии и потускнению, а также высокой формуемостью. Нейзильбер назван из-за его серебристого цвета, но он не содержит элементарного серебра, если только не покрыт металлом. Константан Константан представляет собой медно-никелевый сплав, обычно состоящий из 55 % меди и 45 % никеля и определенных незначительных количеств дополнительных элементов для достижения точных (почти постоянных) значений для температурный коэффициент удельного сопротивления . Это означает, что его главной особенностью является низкое термическое изменение его удельного сопротивления, которое остается постоянным в широком диапазоне температур. Известны и другие сплавы с аналогичными низкотемпературными коэффициентами, например манганин. Этот сплав имеет высокое удельное электрическое сопротивление (4,9 x 10 90 266 −7 90 267 Ом·м), достаточно высокое для достижения подходящих значений сопротивления даже в очень малых сетях, самый низкий температурный коэффициент сопротивления и самую высокую термо-ЭДС (также известную как эффект Зеебека) против платины любого из медно-никелевых сплавов. Из-за первых двух из этих свойств он используется для электрических резисторов и термопар из-за последнего свойства. Термопары представляют собой электрические устройства, состоящие из двух разнородных электрических проводников, образующих электрический переход. Термопара создает зависящее от температуры напряжение из-за термоэлектрического эффекта, который можно интерпретировать как измерение температуры. Например, константан является отрицательным элементом термопары типа J, а железо — положительным. Термопары типа J используются для термообработки. Кроме того, константан является отрицательным элементом термопары типа Т, а медь — положительным. Эти термопары используются при криогенных температурах. В ядерных реакторах термопары размещаются в заранее выбранных местах для измерения температуры теплоносителя на выходе тепловыделяющей сборки для использования при контроле радиального разделения мощности активной зоны и теплоносителя. Но в этом случае термопары должны выдерживать нейтронное облучение, поэтому предпочтительны термопары типа Е (хромель-алюмель) или другие специальные термопары. Инвар Инвар представляет собой группу никель-железных сплавов с низким тепловым расширением, состоящих в основном из никеля и железа (например, FeNi36). Имя Инвар происходит от слова Неизменный, относящегося к своему родственнику отсутствие расширения или сжатия при изменении температуры. Сплав инвара пластичен и легко поддается сварке, а его обрабатываемость аналогична аустенитной нержавеющей стали. Инвар используется там, где требуется высокая стабильность размеров , например, в точных приборах и часах. Сплавы с низкими коэффициентами расширения составляют существенную часть биметаллов и термостатов . Сам инвар до сих пор используется во многих бытовых приборах, от электроутюгов и тостеров до газовых плит и противопожарных выключателей. Инвар также можно использовать в герметичных стеклянных уплотнениях, а также в электронных и радиокомпонентах. Почти все регулируемые конденсаторы изготовлены из инвара. Стойки реактивных двигателей изготавливаются из инвара для обеспечения жесткости при температурных перепадах. Свойства никелевых сплавов Свойства материалов являются интенсивными свойствами , что означает, что они не зависят от количества массы и могут варьироваться от места к месту в системе в любой момент. Материаловедение включает в себя изучение структуры материалов и связывание их с их свойствами (механическими, электрическими и т. д.). Как только материаловед узнает об этой корреляции структура-свойство, он может приступить к изучению относительных характеристик материала в данном приложении. Основными факторами, определяющими структуру материала и, следовательно, его свойства, являются входящие в его состав химические элементы и то, как он был обработан до конечной формы. Механические свойства никелевых сплавов Материалы часто выбирают для различных применений, поскольку они имеют желаемое сочетание механических характеристик. Для структурных применений свойства материалов имеют решающее значение, и инженеры должны их учитывать. Прочность никелевых сплавов В механике материалов прочность материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. прочность материалов учитывает взаимосвязь между внешними нагрузками , приложенными к материалу, и результирующей деформацией или изменением размеров материала. Прочность  материала  – это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Предел прочности при растяжении Предел прочности при растяжении константана – 45Ni-55Cu сильно зависит от процедуры термической обработки, но для отожженного сплава составляет около 420 МПа. Предел прочности при растяжении является максимальным на инженерной кривой напряжения-деформации. Это соответствует максимальному напряжению , которое может выдержать конструкция при растяжении. Предельная прочность на растяжение часто сокращается до «предельной прочности» или даже до «предельной». Если это напряжение приложить и поддерживать, произойдет перелом. Часто это значение значительно превышает предел текучести (на 50–60 % превышает предел текучести для некоторых типов металлов). Когда пластичный материал достигает предела прочности, он испытывает сужение, когда площадь поперечного сечения локально уменьшается. Кривая напряжение-деформация не содержит более высокого напряжения, чем предел прочности. Несмотря на то, что деформации могут продолжать увеличиваться, напряжение обычно уменьшается после достижения предела прочности. Это интенсивное свойство; поэтому его значение не зависит от размера испытуемого образца. Однако это зависит от других факторов, таких как подготовка образца, наличие или отсутствие поверхностных дефектов, температура тестовой среды и материала. Предел прочности при растяжении варьируется от 50 МПа для алюминия до 3000 МПа для очень высокопрочных сталей. Предел текучести Предел текучести константана – 45Ni-55Cu сильно зависит от способа термической обработки, но для отожженного сплава составляет около 150 МПа. Точка текучести — это точка на кривой напряжения-деформации, которая указывает предел упругого поведения и начало пластического поведения. Предел текучести или предел текучести — это свойство материала, определяемое как напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться. Напротив, предел текучести — это место, где начинается нелинейная (упругая + пластическая) деформация. Перед пределом текучести материал упруго деформируется и возвращается к своей первоначальной форме после снятия приложенного напряжения. Как только предел текучести пройден, некоторая часть деформации будет постоянной и необратимой. Некоторые стали и другие материалы демонстрируют явление, называемое явлением предела текучести. Пределы текучести варьируются от 35 МПа для низкопрочного алюминия до более 1400 МПа для очень высокопрочной стали. Модуль упругости Юнга Модуль упругости Юнга константана – 45Ni-55Cu составляет около 162 ГПа. Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости при растяжении и сжатии в режиме линейной упругости при одноосной деформации и обычно оценивается испытаниями на растяжение. Вплоть до предельного напряжения тело сможет восстановить свои размеры при снятии нагрузки. Приложенные напряжения заставляют атомы в кристалле перемещаться из своего положения равновесия. Все атомы смещены на одинаковую величину и сохраняют свою относительную геометрию. Когда напряжения снимаются, все атомы возвращаются в исходное положение, и никакой остаточной деформации не происходит. Согласно Закон Гука, напряжение пропорционально деформации (в упругой области), а наклон модуль Юнга . Модуль Юнга равен продольному напряжению, деленному на деформацию. Твердость никелевых сплавов Твердость константана по Роквеллу – 45Ni-55Cu составляет примерно 50 HRB. Испытание на твердость по Роквеллу – это один из наиболее распространенных испытаний на твердость с вдавливанием, разработанный для определения твердости. В отличие от теста Бринелля, тестер Роквелла измеряет глубину проникновения индентора при большой нагрузке (большая нагрузка) по сравнению с проникновением, достигнутым при предварительном нагружении (незначительная нагрузка). Незначительная нагрузка устанавливает нулевое положение. Основная нагрузка применяется и снимается при сохранении второстепенной нагрузки. Разница между глубиной проникновения до и после приложения основной нагрузки используется для расчета Число твердости по Роквеллу . То есть глубина проникновения и твердость обратно пропорциональны. Главным преимуществом твердости по Роквеллу является возможность отображать значения твердости напрямую . Результатом является безразмерное число, обозначаемое как HRA, HRB, HRC и т. д., где последняя буква соответствует соответствующей шкале Роквелла. Испытание Rockwell C проводится с пенетратором Brale ( алмазный конус 120° ) и основной нагрузкой 150 кг. Термические свойства никелевых сплавов Термические свойства  материалов относятся к реакции материалов на изменения их температуры и приложение тепла. Когда твердое тело поглощает энергию в виде тепла, его температура повышается, а его размеры увеличиваются. Но различных материалов реагируют на приложение тепла по-разному . Теплоемкость, тепловое расширение и теплопроводность часто имеют решающее значение при практическом использовании твердых тел. Температура плавления никелевых сплавов Температура плавления константана – 45Ni-55Cu составляет около 1210°С. В общем, плавление  является фазовым переходом  вещества из твердого состояния в жидкое. точка плавления  вещества — это температура, при которой происходит это фазовое превращение. Точка плавления   также определяет состояние, при котором твердое тело и жидкость могут существовать в равновесии. Теплопроводность никелевых сплавов Теплопроводность константана – 45Ni-55Cu составляет 21 Вт/(м·К). Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводностью , k (или λ), измеряемой в Вт/м.K . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье применяется ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов. Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. Всего: Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно мы можем написать k = k (T) . Аналогичные определения связаны с теплопроводностями в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k. Температурный коэффициент сопротивления константана Температурный коэффициент сопротивления (ТКС), который описывает, насколько его значение изменяется при изменении его .0009 изменение температуры , константана – 45Ni-55Cu составляет ± 30 ppm/°C. Обычно он выражается в единицах ppm /°C ( частей на миллион на градус Цельсия). Коэффициент теплового расширения константана Линейный коэффициент теплового расширения константана при температуре от 25 до 105°C составляет 14,9 x 10 -6 K -1 . Коэффициент линейного термического расширения инвара – FeNi36 при 25-105°С составляет около 1,2 х 10 -6 К -1 (1,2 м.д./°С). Тепловое расширение — это gInvaly склонность материи изменять свои размеры в ответ на изменение температуры. Обычно его выражают в виде доли изменения длины или объема на единицу изменения температуры. Тепловое расширение характерно для твердых тел, жидкостей и газов. В отличие от газов или жидкостей, твердые материалы, как правило, сохраняют свою форму при тепловом расширении. Коэффициент линейного расширения обычно используется для описания расширения твердого тела, в то время как коэффициент объемного расширения более полезен для жидкости или газа. Коэффициент линейного теплового расширения определяется как: , где L  – это конкретная длина, а dL/dT  – скорость изменения этого линейного размера на единицу изменения температуры. Удельное электрическое сопротивление константана Удельное электрическое сопротивление константана – 45Ni-55Cu составляет 4,9 x 10 −7 Ом·м, что достаточно для достижения подходящих значений сопротивления даже в очень маленьких сетях. Удельное электрическое сопротивление  и обратное ему значение электропроводность  — это фундаментальное свойство материала, которое количественно определяет, насколько сильно он сопротивляется или проводит поток электрического тока. Низкое удельное сопротивление указывает на то, что материал легко пропускает электрический ток. Символ удельного сопротивления обычно представляет собой греческую букву ρ (ро). Единицей удельного электрического сопротивления в системе СИ является ом-метр (Ом⋅м). Обратите внимание, что удельное электрическое сопротивление — это не то же самое, что электрическое сопротивление. Электрическое сопротивление выражается в Омах. В то время как удельное сопротивление является свойством материала, сопротивление является свойством объекта. Ссылки: Материаловедение: Министерство энергетики США, Материаловедение. Справочник по основам Министерства энергетики, том 1 и 2. Январь 1993 г. Министерство энергетики США, материаловедение. Справочник по основам Министерства энергетики, том 2 и 2. Январь 1993 г. Уильям Д. Каллистер, Дэвид Г. Ретвиш. Материаловедение и инженерия: введение, 9-е издание, Wiley; 9 издание (4 декабря 2013 г.), ISBN-13: 978-1118324578. Эберхарт, Марк (2003). Почему все ломается: понимание мира по тому, как он разваливается. Гармония. ISBN 978-1-4000-4760-4. Гаскелл, Дэвид Р. (1995). Введение в термодинамику материалов (4-е изд.). Издательство Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1-56032-992-3. Гонсалес-Виньяс, В. и Манчини, Х.Л. (2004). Введение в материаловедение. Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-691-07097-1. Эшби, Майкл; Хью Шерклифф; Дэвид Себон (2007). Материалы: инженерия, наука, обработка и дизайн (1-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-7506-8391-3. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную технику, 3-е изд., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1. АНОМАЛИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ. (Журнальная статья) АНОМАЛИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ. (Журнальная статья) | ОСТИ.GOV перейти к основному содержанию Полная запись Другие сопутствующие исследования Авторов: Маккой-младший, HE; МакЭлрой, Д. Л. г. Дата публикации: 1968-01-01 Исследовательская организация: Национальная лаборатория Ок-Ридж, Теннесси, Идентификатор ОСТИ: 4798106 Номер АНБ: НСА-23-008200 Тип ресурса: Журнальная статья Название журнала: амер. соц. Металлы, Пер. Quart., 61: 730-41 (1968). Дополнительная информация журнала: Прочая информация: ориг. Дата поступления: 31 декабря 1969 г. Страна публикации: Страна неизвестна/код недоступен Язык: Английский Тема: N30130* – Металлы, керамика и другие материалы – Металлы и сплавы – Оценка свойств; АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ- БОРИДЫ- HASTELLOY-N- ЖЕЛЕЗНЫЕ СПЛАВЫ- МОЛИБДЕНОВЫЕ СПЛАВЫ; ОТЖИГ; ХРОМОВЫЕ СПЛАВЫ; КОБАЛЬТОВЫЕ СПЛАВЫ- HASTELLOY X- ВОЛЬФРАМОВЫЕ СПЛАВЫ; ХОЛОДНАЯ ОБРАБОТКА; ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ; ВЫСОКАЯ ТЕМПЕРАТУРА; INCONEL 600- ЖЕЛЕЗНЫЕ СПЛАВЫ- НИОБИЕВЫЕ СПЛАВЫ; ЖЕЛЕЗНЫЕ СПЛАВЫ; МОЛИБДЕНОВЫЕ СПЛАВЫ; НИКЕЛЕВЫЕ СПЛАВЫ; ТЕМПЕРАТУРА; ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ HASTELLOY-C- ВОЛЬФРАМОВЫЕ СПЛАВЫ; HASTELLOY F/электропроводность при температуре менее или равной 1000-C; МУЛЬТИМЕТР/электропроводность при температуре менее или равной 1000-C; HASTELLOY N/электропроводность при температуре ниже или равной 1000°C; HASTELLOY X/ электропроводность при температуре менее или равной 1000°C; INCONEL 600/электропроводность при температуре ниже или равной 1000°C; НИКЕЛЕВЫЕ СПЛАВЫ И СИСТЕМЫ/электропроводность при температуре ниже или равной 1000°C; HASTELLOY B/электропроводность при температуре ниже или равной 1000-C; HASTELLOY C/электропроводность меньше или равна 1000-C г. Форматы цитирования MLA АПА Чикаго БибТекс Маккой-младший, Х.Е., и МакЭлрой, Д.Л. АНОМАЛИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ. . Страна неизвестна/Код недоступен: N. p., 1968. Веб. Копировать в буфер обмена McCoy, Jr, HE, & McElroy, DL. АНОМАЛИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ. . Страна неизвестна/код недоступен. Копировать в буфер обмена Маккой-младший, Х.Е., и МакЭлрой, Д.Л., 1968. «АНОМАЛИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ». Страна неизвестна/код недоступен. Копировать в буфер обмена @статья{osti_4798106, title = {АНОМАЛИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ.}, автор = {Маккой-младший, Х.Е. и МакЭлрой, Д.Л.}, abstractNote = {}, дои = {}, URL = {https://www.osti.gov/biblio/4798106}, журнал = {амер. соц. Металлы, Пер. Quart., 61: 730-41(1968).}, номер = , объем = , place = {Страна неизвестна/Код недоступен}, год = {1968}, месяц = ​​{1} } Копировать в буфер обмена Найти в Google Scholar Поиск в WorldCat, чтобы найти библиотеки, в которых может храниться этот журнал Вы должны войти в систему или создать учетную запись, чтобы сохранять документы в своей библиотеке. Аналогичных записей в сборниках OSTI.GOV: Аналогичные записи 80/20 Ni Cr проволока сопротивления Спецификация: 80/20 Ni Cr проволока сопротивления 80/20 Ni Cr проволока сопротивления представляет собой сплав, используемый при рабочих температурах до 1200°C (2200°F). Его химический состав обеспечивает хорошую стойкость к окислению, особенно в условиях частых переключений или больших колебаний температуры. Это делает его идеальным для широкого спектра применений, включая нагревательные элементы в бытовых и промышленных приборах, резисторы с проволочной обмоткой и аэрокосмическую промышленность. 80/20 Ni Cr Резисторная проволока также известна как Nichrome / Nicrhrome V, Brightray C, Cronix 80, Nicrothal 80, Chromalloy, Chromel и Gilphy 80. Доступно во всех вариантах профиля Запросите проволоку сопротивления 80/20 Ni Cr Типичные области применения Нагревательные элементы как в бытовых, так и в промышленных приборах, а также в управляющих резисторах. Обозначения W.Nr. 2.4869 UNS N06003 AWS 080 Chemical Composition The chemical composition of 80/20 Ni Cr Resistance Wire is indicated in the table below: Element Min % Max % C – 0.15 Si 0.50 2.00 Mn – 1. 00 P – 0.02 S – 0.015 Cr 19.00 21.00 Ni 75.00 – Al – 0.30 Cu – 0.50 Fe – 1.00 Alloy Details 80/20 Ni Cr Сопротивление Плотность проволоки, удельное электрическое сопротивление, рабочая температура, температура плавления и коэффициент расширения указаны в таблице ниже: Максимальная рабочая температура f или использование в качестве нагревательного элемента	Максимальная рабочая температура f или использование при горячей резке, изготовлении – линейная гибка	Melting Point	Coefficient of Expansion
8. 31g/cm³	108 microhm • cm	1200 °C	300 °C	1400 °C	12.5 µm/m ° C (20–100°C)
0,300 фунт/дюйм³	650 Ом. Цирк. MIL/FT	2200 ° F	572 ° F	2550 ° F	7,0 x 10 -6 в/в ° F (70 -212 ° F)

9

6. )

20 °C (6 8 °F )	100 °C (212 °F )	200 °C ( 392 °F )	300 °C (572 °F)	400 °C (752 °F)	500 °C (932 °F)	600 °C (1112 °F)
1. alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Прост Радио Разное Своими руками Советы Схем Схемы Транзист Транзисторы Электрон Электроника