НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е. Алексеева
Кафедра «Промышленная электроника»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА:
«Исследование проводниковых материалов»
Работу выполнили: подгруппа 2
группа 19-э-5
Работу принял: Охулков С.Н.
Нижний Новгород
2020 г.
Содержание работы
1. Определение зависимостей удельного электрического сопротивления и его температурного коэффициента проводниковых материалов от температуры.
2. Определение зависимостей удельного электрического сопротивления и его температурного коэффициента медно-никелевых сплавов от состава.
Описание лабораторной установки
Лабораторная установка состоит из измерительного блока и персонального компьютера (ПК).
Измерительный блок содержит термостат с установленными образцами (медь, никель, нихром, константан) и схему измерительных преобразователей. Индикатор термостата включается в режиме измерения температурных зависимостей сопротивления. Нагрев осуществляется в импульсном режиме с интервалом 1-2 секунды.
В ПК поступает информация о сопротивлениях всех четырех образцов. Программное обеспечение лабораторной установки осуществляет построение зависимости сопротивлений от температуры и расчет параметров материалов.
Теоретическая часть
1. Константан
Константан – термостабильный электротехнический медно-никелевый сплав, состоящий из следующих элементов: никель (Ni), марганец (Mn), медь (Cu). Хорошо поддается обработке. Используется для изготовления термопар, реостатов и электронагревательных элементов с рабочей температурой до 400-500 °C, измерительных приборов. Впервые получен американским изобретателем Эдвардом Вестоном в 1888 году как материал для катушек электроизмерительных приборов, сопротивление которого не зависит от температуры. Изобретатель назвал его «Сплав № 2», но германские производители, у которых он разместил заказ на производство проволоки из нового материала, дали ему собственное наименование «Константан», под которым он получил известность.
Состав: Cu – 59%
Ni – 39-41%
Mn – 1-2%
Свойства:
Высокое удельное электрическое сопротивление (около 0,5 мкОм·м);
Минимальное значение температурного коэффициента электрического сопротивления;
Высокую термоэлектродвижущую силу в паре с медью, железом, хромелем;
Коэффициент теплового расширения 14,4⋅10-6 °C-1;
Температурный коэффициент электрического сопротивления, °C-1: от -0,02·10-4 до +0,06·10-3;
Плотность 8800-8900 кг/м3;
Температура плавления около 1260 °C;
Хорошо поддаётся обработке;
Твердость, НВ 75-90 (после отжига), 155 (твердость по Бринеллю);
Не магнитен.
Константан выпускается под маркой МНМц 40-1,5.
Достоинства:
Имеет высокое электрическое сопротивление;
Имеет малое значение температурного коэффициента электрического сопротивления;
Обладает высокой термо-ЭДС в паре с некоторыми металлами и сплавами;
Обладает хорошими технологическими свойствами.
Недостатки:
Имеет сравнительно низкую температуру плавления.
Виды продукции:
Основными видами продукции, которые выпускает промышленность, являются проволока, нить (проволока малых диаметров) и лента (полоса). Константановая проволока, нить, а также константановая лента или полоса используются для изготовления проволочных и ленточных нагревателей электрических печей, а также резистивных элементов. Нить и проволока также применяются в электротехнике и приборах для измерения температуры.