2.6.6. Материалы для термопар.

Применяют чистые металлы и сплавы с высоким электрическим сопротивлением, большой удельной термо – ЭДС, высокими рабочими температурами, линейностью характеристик.

В термопарах нашли применение медь, железо, золото, платина, константан, копель (56% медь, 44% никель), алюмель (95% никель, остальное аллюминий), хромель (90% никель, 10% хром), платинородий (90% платина, 10% родий).

Для температур до 350^°С применяют пары медь – константан, медь – копель. До температуры 600^°С железо – константан, железо – копель. До температуры 900^°С хромель – алюмель.

До рабочей температуры 1060^°С используют термопару платина – платинородий.

2.7. Сверхпроводники и криопроводники.

Сверхпроводники и криопроводники – это материалы, удельное электрическое сопротивление которых ,уменьшается и приближается к нулю при весьма низких криогенных температурах.

Сверхпроводники.

В 1911г. голладский физик Г, Каммерлинг­Оннес при замораживании кольца из ртути при температуре 4,2^°К обнаружил что электрическое сопротивление кольца внезапно уменьшилось до очень малого значения, практически до нуля, т.е. проводимость материала стала бесконечно большой. Это явление было названо сверхпроводимостью (рис.2.1).

Рис.2.1. Зависимость ρ(Т) при переходе материала в сверхпроводящее состояние.

Сейчас известно 35 сверхпроводниковых металлов и более 1000 сверхпроводниковых сплавов и химических соединений (ртуть, алюминий, олово, индий, свинец и др.. Полупроводники ― антимонид индия InSb и др.). При переходе сверхпроводников в сверхпроводящее состояние меняются их магнитные свойства. Они становятся идеальными диамагнетиками и их магнитная проницаемость μ скачком уменьшается от 1 до 0.

Материал может находиться в состоянии сверхпроводимости при Т < Т_кр. И индукции внешнего магнитного поля В < В_кр.. Связь между величинами представлена на рис.2.2.

Рис.2.2. Зависимость Т_кр= f (В_кр) при переходе материала в сверхпроводящее состояние.

В 1986г обнаружено керамическое вещество переходящее в сверхпроводящее состояние при температуре около 100^°К. Материалы, переходящие в сверхпроводящее состояние при температуре 100^°К и выше получили название высокотемпературные сверхпроводники.

Для получения низких температур и перевода материалов в сверхпроводящее состояние используют дорогой жидкий гелий.

Применение сверхпроводников в электромагнитах для создания сверхсильных магнитных полей нашло применение в ускорителях элементарных частиц, магнитогидродинамических генераторах, накопителях энергии.

В трансформаторах и электрических машинах большой мощности появилась возможность снизить их вес в 5÷7 раз, повысить к.п.д. за счёт отказа от магнитных сердечников.

Перспективное применение сверхпроводников в космосе в связи с упрощением получения низких температур.

Криопроводники.

Некоторые металлы при низких температурах 5÷80^°К в сотни и тысячи раз уменьшают удельное электрическое сопротивление. Такие материалы называются криопроводниками. Физические явления криопроводимости отличаются от явлений при возникновении сверхпроводимости. В качестве криопроводников используют медь, алюминий, серебро, золото, бериллий.

Криопроводники уступают сверхпроводникам по проводимости, но имеют более высокие рабочие температуры для достижения которых используются более дешёвые хладагенты – жидкий водород (20^°К), азот (70^°К) и более простые конструкции систем охлаждения.

Плотность тока в криопроводниках при рабочих температурах в тысячи раз превышает плотность тока в них при нормальной температуре, что позволяет их использование в сильноточных электроустановках.