УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХМАЛЫХ ВЕЛИЧИН ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ И РЕЗИСТОРОВ

Полезная модель относится к электричеству и может быть использована в области физики и приборостроения для уменьшения расхода энергии на нагрев проводов.
Как известно, уменьшить электрическое сопротивление проводника до сверхмалых величин при прохождение через него постоянного тока, можно при низких температурах. В диапазоне температур от 0 до 125° Кельвина индивидуально для каждого проводника при критической температуре скачкообразно возникает состояние сверхпроводимости. Однако если температура, давление, величина тока, магнитное поле' превысят некоторые предельные значения, называемые критическими, сверхпроводник теряет свои свойства, превратившись в обычный материал.
К основным препятствиям для широкого применения сверхпроводников является, их эксплуатация при сверхнизких температурах, технические трудности и дороговизна.
Задачей полезной модели является создание установки, позволяющей.максимально уменьшить сопротивление проводника, не зависимо от температуры окружающей среды. Для этого необходимо пропустить через проводник встречные токи равной величины, идущие одновременно.
Технический результат достигается тем, что установка для получения сверхмалых величин электрического сопротивления проводников и резисторов содержит два контура и блок измерения токов, при этом первый контур, включает два источника энергии со стабилизатором напряжения, сопротивление, регулировочное сопротивление, выключатель и сопротивление нагрузки, второй контур включает источник энергии, регулировочное сопротивление, выключатель, соединенное последовательно с блоком измерения токов сопротивление нагрузки, общее с сопротивлением нагрузки первого контура, и параллельно соединенный с ним блок измерения - его параметров, включающий микроамперметр, переключатель положения и мультиметр.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена общая схема установки, на фиг.2 - схема соединения блока измерения параметров с сопротивлением нагрузки.
Установка состоит из двух контуров и блока измерения токов. Контур I содержит два источника питания 1 и 2 и параллельно присоединенный к ним стабилизатор напряжения 3 промышленного изготовления по переменному напряжению 220 в, сопротивление 4, регулировочное сопротивление 5 (реостат), выключатель 6, сопротивление нагрузки 7 - испытуемый образец.
Контур II содержит химический источник энергии 8, регулировочное сопротивление 9 для изменения величины тока в контуре, сопротивление 10, выключатель 11, общее для двух контуров сопротивление нагрузки 7 и блок измерения его параметров 12.
1
2
Блок измерения токов 13 соединен последовательно с сопротивлением нагрузки 7 и включает два шунта и амперметр, а также переключатель на два положения тока I и I - (не показаны).
Блок измерения параметров 12 сопротивления нагрузки 7 включает микроамперметр 14 типа М 2003 с двухсторонней шкалой на 100 мкА, переключатель положения 15 типа 2ППНТН, цифровой мультиметр 16 типа М - 830 В для измерения напряжения в милливольтах.
Стабилизатор напряжения 3 в контуре I обеспечивает постоянное, стабильное, выпрямленное низкое напряжение, что позволяет измерять блоком 12 малые величины напряжения и тока (в мВ и в мкА) сопротивления нагрузки 7. Постоянное напряжение в контуре II обеспечивает химический источник энергии - аккумуляторная батарея. Стабильное напряжение источников энергии и встречные токи равной величины являются условием получения сверхмалых величин сопротивления проводов.
Установку используют следующим образом.
1
2
1
1
2
1
2
1
2
Выключателем 6 включают контур I. Регулировочным сопротивлением 5 устанавливают ток I равный 1А, измеряя его величину блоком измерения токов 13. Кроме того производят замеры величин напряжения измерительными приборами блока измерения параметров 12 сопротивления нагрузки 7. Изменяя величину регулировочного сопротивления 5, проверяют работу контура I. Включают контур II выключателем 11. Изменяя величину регулировочного сопротивления 9, устанавливают ток I, равный току I. Далее, контролируя величину тока измерительными приборами блоков 12 и 13, поддерживают установившееся соотношение токов I и I, а именно, I=I. В отличие от блока 13, который измеряет большие величины токов I и Iв диапазоне от 0 до 5 А, блок 12 измерения параметров сопротивления нагрузки 7 измеряет малые величины напряжения (0÷5 мВ) и тока (0÷5 мкА). Поэтому сначала устанавливают равенство токов в амперах, а потом более точно в мкА.
1
2
Для определения расчетной величины сопротивления нагрузки 7 производят изменения величины токов в контурах I и II. Устанавливая нагрузки из разных металлов и сплавов, меняя величину токов I и I, но сохраняя соотношение их равенства, проводят измерения величины сопротивления нагрузки 7. Измерение температуры производится термопарой с индикатором температуры, входящих в блок 12.
Примеры конкретного применения установки.
Определяют величину тока через сопротивление нагрузки 7, выполненное:
- из чистого металла (меди, алюминия, вольфрама),
- из сплава константана Сu=60%, Ni=40%,
- мягкой стали Fe=99,9%, С 0,1%,
6
- проводника из углерода С
Величину сопротивления проводов измеряют омметром, а падение напряжения вольтметром.
pac.
s
Сопротивление нагрузки рассчитывают по формуле R=U мВ/I A Величина напряжения измеряется цифровым мультиметром и должна быть в диапазоне 0-5 мВ. Такая точность будет допустима для практических целей.
Величина тока по микроамперметру должна быть в пределах 0-5 мкА, что тоже допустимо для практических целей.
Сверхмалую величину сопротивления проводника определяют расчетным путем, так как приборов для замера малых величин сопротивления не существует.
факт
pac.
Кратность уменьшения сопротивления по отношению к величине сопротивления определяется по формуле: К=R/R
Все данные занесены в таблицу.
Таблица испытания образцов:
- при комнатной температуре +25°С,
- при температуре ниже точки плавления,
- при нагревании другим источником тепла до +1000°С
Образцы
Ток одного направления I<sub>1</sub>=I<sub>2</sub> А
Суммарный ток I<sub>s</sub>=I<sub>l</sub>+I<sub>2</sub> А
Напряжение мВ
Сопротивление расчетное R<sub>pac</sub>=U/I<sub>s</sub> ом
К=Р<sub>факт</sub>/R<sub>pac</sub>
Резистор 6,23Р 1 ом
3,5
7,0
2,0
3·10<sup>-4</sup>
3300
Резистор 4В3Р 5 ом
3,5
7,0
1,0
1,4·10<sup>-4</sup>
3500
Медный проводник ⌀=0,25 мм L=3 м R=0,6 oм
2,0
4,0
5,0
1,2·10<sup>-3</sup>
500
Алюм. Проводник ⌀=0,8 мм L=1,2 м R=0,1 ом
2,0
4,0
1,0
2,5·10<sup>-4</sup>
400
Эл. Лампа U=3,8 В R=7,5 oм I=0,3 A
3,0
6,0
4,0
7·10<sup>-4</sup>
1000
Угольный электрод ⌀=4 мм L=0,05 м R=1 ом
3,0
6,0
1,0
2·10<sup>-4</sup>
5000
Стальной провод ⌀=0,15 мм L=0,1 м R=0,4 ом
2,0
4,0
3,0
0,75·10<sup>-3</sup>
500
Константан ⌀=0,15 мм L=0,1 м R=1,7 ом
2,0
4,0
3,0
7,5·10<sup>-4</sup>
2200
Изготовлен и опробован опытный образец предлагаемой установки. Опыт по получению сверхмалых величин сопротивления проводников из разных металлов и сплавов при положительных температурах по шкале Цельсия повторим.
Использование предлагаемой установки предполагает широкие возможности, а именно, получение структур с новыми физико-химическими свойствами, металлов и сплавов, исследование перехода электрического сопротивления проводников от проводимости к сверхпроводимости и другие.