Эталон электрического сопротивления

Эталонами электрического сопротивления являются образцовые резисторы на значения 10^-5 — 10⁹ Ом, намотан­ные проволокой из сплава, свойства которого в наименьшей степени зависят от температуры. Другое требование: малые значения собственной термо э. д. с.

Примером такого сплава является эваном (evanohm), состоящий из 74% никеля, 20% хрома и 6% алюминия и железа. Этот сплав обычно применяют для высокоомных эталонов (10 кОм). Для получения малых сопротивлений (1 Ом) часто используют манганин (86% Сu, 12% Мn, 2% Ni) или константан (54% Сu, 45% Ni, 1% Мn). Для манганина ТКС0,002% на 1⁰С. Эталоны сопротивлений высокого класса помещают в термостат, температуру в котором поддер­живают с очень большой точностью. Могут быть в виде однозначных мер или в виде магазинов. Изготавливаются в виде катушек с бифилярной намоткой. Классы точности подобных элементов 0,002..0,001. Бифилярная намотка позволяет уменьшить индуктивность катушки.

Эталоны сопротивления чувствительны к влажности и нагреванию за счет рассеяния энергии на самом эталоне. Низкоомные эталоны бывают снабжены двумя парами выводов: токовыми выводами и выводами для измерения напряжения. Это сделано для того, чтобы при измерении сопротивления избежать влияния сопротивления контактов и подводящих проводов. Можно достичь погрешности 1*10 ^-6.

Проволочные резисторы стареют и могут обладать большим дрейфом. Поэтому в настоящее время эталоны сопротивлений основаны на так называемом квантовом эффекте Холла (открытом К. фон Клитцингом в 1980 году). Этот метод позволяет привязать единицу электрического сопротивления Ом, к неизменным физическим постоянным подобно эффекту Джозефсона.

Квантовый эффект Холла наблюдается в том случае, когда полупроводниковая пластина, обладающая эффектом Холла, с большой подвижностью носителей заряда охлаждается до 1^о К и помещается в сильное магнитное поле. Если через пластину пропускается ток величины I, то между ее гранями возникает эдс Холла V_н. У зависимости V_н от интенсивности магнитного поля имеются так называемые плато. Результирующие (квантовые) сопротивления Холла выражаются формулой: R_н(n)=V_н(n)/I. Здесь R_н(n)=(h / q² ) / N, где N— целое число, a h и q — фундаментальные физические постоянные (h / q² = 25812,807 Ом). Этот метод позволяет задать единицу электрического сопротивления с погрешностью 2*10 ^-7.

Эталон емкости

Существуют в виде образцовых конденсаторов с малыми значениями ТКЕ. Диэлектрик – полистирол, кварц, стирофлен, вакуум.

Из четырех коаксиальных цилиндров можно сконструировать конденсатор, емкость которого будет зависеть только от длины цилиндров. Такой конденсатор особенно удобен в качестве эталона емкости, так как необходимо определять точно только длину. Методами оптической интерференции это можно сделать с исключительной точностью. Такие цилиндрические конденсаторы, называемые конденсаторами Томпсона-Лампара (Tompson-Lampard), позволяют достичь погрешности меньше 10^-8. Неудобство заключается в том, что емкость мала (приблизительно 1,9 пФ на метр). В качестве эталонов низших порядков используются другие конфигурации электродов, обеспечивающие значения емкостей 10 — 100 пФ, но обладающие более высокими погрешностями.