Краткие теоретические сведения. Сравнительная характеристика проводниковых материалов высокого сопротивления

Сравнительная характеристика проводниковых материалов высокого сопротивления

Практическое занятие №5

Порядок выполнения

1. Используя справочные данные, заполнить таблицу 5 основных характеристик проводниковых материалов, указав достоинства, недостатки и область их применения.

2. Проранжировать данные материалы по электрической проводимости, начиная с материала, имеющего наибольшую проводимость.

3. Проранжировать данные материалы по температуре плавления, начиная с самого тугоплавкого.

Контрольные вопросы

1. Как называются материалы, обладающие ничтожно малым удельным электрическим сопротивлением при очень низких температурах? Какие металлы обладают таким свойством?

2. Какой из металлов имеет самое большое значение относительного удлинения и почему?

3. Какой металл является электротехническим стандартом?

4. Какие стали называются легированными?

Рекомендуемая литература: (1) стр.163 – 170; (2) стр.132 – 153.

Цель работы: систематизировать знания о свойствах материалов высокого сопротивления

Задачи:

- изучить основные физико-химические, механические и электрические характеристики проводниковых материалов высокого сопротивления;

- заполнить таблицу основных характеристик данных материалов;

- проранжировать данные материалы по электрической проводимости и температуре плавления.

Материалы высокого сопротивления по назначению можно разделить на проводниковые резистивные материалы, пленочные резистивные материалы, материалы для термопар.

Манганин - сравнительно пластичный сплав, его примерный состав: медь - 85%, марганец - 12%, никель -3%. Для обеспечения малого значения температурного коэффициента удельного электрического сопротивления и стабильности коэффициента удельного электрического сопротивления манганин подвергают отжигу в вакууме при температуре 550...600°С с последующим медленным охлаждением. К недостаткам манганинового микропровода относят невысокую воспроизводимость характеристик и пониженную гибкость из-за хрупкости стеклянной изоляции.

Константан представляет собой твердый раствор никеля и меди (ориентировочно меди - 58,5%, никеля - 40%). Вредной примесью для константана является сера. Для устранения вредного влияния серы в состав сплава вводят марганец (до 1,5%). Нагревостойкость константана выше, чем манганина, предельно допустимая температура при длительной работе достигает 500 °С. При нагревании до высоких температур (примерно 900°С), константан окисляется с образованием оксидной изолирующей пленки. Это позволяет применять константан для изготовления реостатов, резисторов и электронагревательных элементов без специальной межвитковой изоляции. Константан применяют для изготовления потенциометров, гасящих резисторов. Широкому применению константана препятствует его повышенная стоимость из-за большого содержания в нем дефицитного никеля.

К сплавам для электронагревательных элементов предъявляются следующие требования: высокий коэффициент удельного электрического сопротивления, малый температурный коэффициент удельного электрического сопротивления, длительная работа на воздухе при высоких температурах (иногда до 1000°С и даже выше), технологичность, невысокая стоимость и доступность компонентов.

К нагревостойким сплавам относят сплавы на основе железа, никеля, хрома и алюминия. Высокая нагревостойкость этих сплавов достигается благодаря введению в их состав достаточно большого количества металлов, которые образуют при нагреве на воздухе сплошную оксидную пленку.

Нихромы представляют собой твёрдые растворы никеля и хрома или тройные сплавы никеля – хрома – железа. Железо вводится в сплав для обеспечения лучшей обрабатываемости и снижения стоимости, но в отличие от никеля и хрома железо легко окисляется, что приводит к снижению нагревостойкости сплава. вых сплавов осуществляется в высокочастотных вакуумных печах. Полученные после плавки отливки, обжимаются до 12 мм, а затем на волочильных станках изготавливают проволоку диаметром до 0,12 мм. Как и константаны, нихромы содержат большое количество дорогого дефицитного никеля. Нихромовая проволока применяется для изготовления проволочных резисторов, потенциометров, паяльников, электропечей и пленочных резисторов интегральных схем.

Таблица 6 - Основные проводниковые материалы высокого сопротивления

Свойства	Манганин	Константан	Вольфрам	Нихром
Состав
Плотность, (кг/м^3)
Температура плавления, (^оC)
Температурный коэффициент удельного сопротивления
Относительное удлинение при разрыве, %
Предел прочности при растяжении σр, (Н/м^2)
Удельное электрическое сопротивление, (Ом·м)
Достоинства
Недостатки
Область применения

Дата добавления: 2014-12-16