Заходами електричного опору називають зразкові резистори, якщо вони для цієї мети сконструйовані, виготовлені і пройшли державну повірку. [1] Поділяються на 2 групи:
- міри електричного опору однозначні (ОМЕМ) - котушки опору;
- міри електричного опору багатозначні (ММЕС) - магазини опорів.
Діапазон значень опору, відтворюваних за допомогою:
- котушки опору - від 10 -4 до 10 12 Ом
- магазини опорів - для одного ступеня декади від 10 -4 до 10 12 Ом [2]
Однозначна міра опору. Номінал 1 Ом.
Історія мір опору в XIX столітті тісно пов'язана з розвитком одиниць вимірювання опору У 1843 Чарльз Уитстон запропонував пристрій для вимірювання опору - вимірювальний міст. відомий також як міст Уитстона. Для швидкого і зручного врівноваження моста Уитстон сконструював 3 типи реостатів. один з яких за конструкцією нагадував магазини опорів, який в 1860 поліпшив і широко розповсюдив Вернер фон Сіменс. [3] За деякими джерелами, Уитстон не використав змінні резистори для врівноваження моста, а перший міст з регульованим плечем був сконструйований Вернером Сіменсом в 1847 році [4]
У 1848 році Борис Якобі запропонував власну одиницю виміру опору і виготовив зразки з мідного дроту однорідного перетину довжиною 25 фут. (7,61975 м) і вагою 345 гран (22,4932 г). Еталони представляли собою котушки з дротом, залиті ізолюючим складом і поміщені в дерев'яні ящики. Копії свого еталону Якобі послав І. Х. Поггендорф. який виготовив ряд копій еталона Якобі і розіслав їх найбільш видатним фізикам Європи.
У 1857 році Якобі демонстрував пристрій, що містить 3 групи по 11 однакових котушок срібного дроту товщиною 0,07 дюйма в загальному дерев'яному корпусі. Котушки першої групи несли 4 дюйма дроту, другий - 40 а третій - 400. [5] [6]
До початку 1900-х років для виготовлення котушок заходів опорів застосовувався переважно нейзильбер завдяки своїй високій питомій опору. Стабільність опору в часі і ТКС залишали бажати кращого і з появою альтернатив від використання сплаву відмовилися. В останньому десятилітті XIX століття поряд з нейзильбером широко застосовувався платиноїдів - подібний за складом сплав доповнений вольфрамом (Cu - 60%, Ni - 14%, Zn - 24%, W 1 - 2%), більш стабільний і з меншим ТКС. З середини 1890-х років для виготовлення котушок починають застосовувати константан і манганин. Останній задовольняв переважній більшості вимог до матеріалів для виготовлення зразкових опорів: високий питомий опір, низький ТКС, мала термоЕРС в парі з міддю. Чутливість до вологості повітря і атмосферних корозійних агентів компенсувалася ізоляцією дроту шелаком. [7]
Магазин опорів зі штепсельної системою комутації
Заходи опору виготовляються зазвичай з манганина оскільки останній:
- має велике питомий електричний опір - 0,43-0,48 · 10 -6 Ом · м;
- дуже малий температурний коефіцієнт - близько 1 · 10 -5 К -1;
- малу термоЕРС в парі з міддю.
При цьому, в залежності від опору зазвичай використовують [1]:
- від 10 -4 до 10 -2 Ом - листовий манганин для опорів;
- від 10 -2 до 10 2 Ом - манганіновим дріт, намотана бифилярно;
- від 10 3 до 10 5 Ом - манганіновим дріт, намотаний по шаперон;
- зверху 10 7 Ом - манганіновий мікродріт в скляній ізоляції. [8]
Високостабільні заходи можуть бути виготовлені також з ніхрому.
однозначні заходи
На металевий або фарфоровий каркас намотується обмотка з манганінового дроту, кінці якої припаиваются до затискачів. Каркас котушки кріпиться до корпусу з отворами для кращого охолодження обмотки. Заходи з номінальним опором 10 5 Ом і більше мають електростатичний екран, роль якого як правило виконує корпус пристрою. У деяких конструкціях корпус заповнюється трансформаторним маслом. гасом або силіконовими маслами. що підвищує вологостійкість ізоляції і покращує умови тепловіддачі обмотки. Ранні заходи, що застосовувалися для вимірювання великих струмів (до 1000 А) могли мати пристрої для перемішування заповнює рідини і змійовик для примусової циркуляції охолоджуючої води [9]. Для контролю температури котушки передбачається гніздо для установки термометра. Котушки забезпечуються чотирма затискачами, два з яких називаються струмовими і призначені для включення зразковою котушки в ланцюг струму, два інших називаються потенційними. Потенційні затискачі призначені для вимірювання падіння напруги на опорі котушки. Зразкові резистори з манганина можуть бути навантажені в повітрі до 1 Вт, а в масляній ванні - до 4 Вт. [1]
багатозначні заходи
Магазин опорів Р40102 к.т. 0,02. 4 декади, від 10 4 до 10 7 Ом.
Класифікація
За конструкцією коммутіруюцей системи:
- штепсельні - заходи з'єднуються за допомогою конічних латунних стрижнів (штепселів) які вставляють в гнізда металевих пластин, з'єднаних з заходами. Контактна опір при хорошому стані поверхні і достатній натисканні дорівнює приблизно 1х10 -4 Ом; при забрудненні поверхні і слабкому натисканні опір контакту може збільшитися в сотні разів, внаслідок цього можуть виникнути значні похибки. Найстаріший тип комутаційної системи.
- вилочні - заходи з'єднуються за допомогою двухштирьковие вилки, що вставляється в гнізда складальної дошки;
- важільні - заходи з'єднуються за допомогою многопластінчатой щіток з фосфористої бронзи, що ковзають по латунних контактам. Завдяки тому, що ширина щіток перевищує зазор між контактами, це єдиний тип коммутирующей системи, що забезпечує перемикання без розриву ланцюга.
- електронні - комутація здійснюється за допомогою низькотемпературних прецизійних реле, керованих мікро контролером. Такий магазин вимагає для своєї роботи джерело електроживлення (від мережі або акумуляторна батарея).
В СРСР в Російській Федерації до кінця XX століття штепсельні й вилочні магазини були абсолютно витіснені важільними, але такі пристрої присутні в асортименті зарубіжних виробників.
В даний час заходи опорів застосовуються для:
Основні нормовані характеристики
Відповідно до чинного в даний час на території Росії ГОСТ 23773-79 «Міри електричного опору. Загальні технічні умови »нормуються наступні характеристики:
- для всіх видів заходів опору
- допустиме відхилення дійсного значення опору від номінального (клас точності);
- допустима зміна опору у відсотках за рік (нестабільність);
- межа допустимої додаткової похибки, викликаної зміною температури навколишнього повітря (середовища) (в діапазоні між верхньою точкою діапазону нормальних умов застосування і точкою в межах діапазону робочих умов застосування відповідної максимальному опору);
- граничне значення потужності розсіювання і допустимий час її впливу (незворотні зміни опору після такого впливу не повинні перевищувати встановленої межі, вираженого в частках від основної похибки)
- межа допустимої додаткової похибки при зміні потужності розсіювання (в межах від номінальної до будь-якого значення не перевищує максимальну потужність);
- значення термоконтактним ЕРС для багатозначних мір з опором ступені старшої декади 10 4 Ом і менше і однозначних мір номінальним опором менше 10 4 Ом;
- для заходів опору призначених для використання на змінному струмі
- граничні значення постійної часу
- верхня межа частотного діапазону в кГц
- початкова індуктивність і індуктивність при включенні опору не більше 1 Ома (включаючи початкову індуктивність) для багатозначних мір з опором декади 100 Ом і менше.
- межа допустимої додаткової похибки викликаної зміною частоти (від нуля до верхньої межі частотного діапазону)
- тільки для важільних ММЕС з опором старшої декади 10 4 Ом і менше
- середнє значення початкового опору (тобто опір при установці всіх декадних перемикачів на нульові показання);
- варіація початкового опору, викликана зміною перехідних опорів контактів перемикаючих пристроїв
Для швидкого і надійного включення в ланцюг однозначних зразкових опорів висновки останніх робили з товстих мідних брусків, кінці яких загиналися вниз (як показано на малюнку) і містилися в чашечки з ртуттю. [10] У ці ж чашки опускалися кінці провідників, до яких потрібно приєднати зразкову котушку. Згодом від цього способу відмовилися через високу токсичність ртуті.
Література і документація