Проводниковыми сплавами, применяемыми для изготовления точных (образцовых) сопротивлений, являются манганины. Они состоят из меди (Cu), марганца (Mn) и никеля (Ni). Наиболее распространенными является манганин состава: Cu 86% ; Mn 12%; Ni 2%. Вообще же манганин могут содержать: Cu 84-86%; Mn 12-13%; Ni 2-3%. Цвет манганина светло- оранжевый. Температура плавления 960°С, удельный вес 8,4 г/см³.
Из манганина изготовляют мягкие и твердые сорта проволоки. Основные характеристики мягкой (отожженной) проволоки: предел прочности при разрыве σ= 45÷50 кГ/мм²; относительное удлинение l= 10÷20%, удельное сопротивление ρ=0.40÷0.50 Ом·мм²/м; Основные характеристики твердой манганиновой проволоки: lр =5÷9%; ρ=0,42-0,52 Ом ·мм²/м,. σ=50÷60 кГ/мм²;
Манганиновая проволока выпускается диаметром от 0,02 до 1,0 мм и по величине температурного коэффициента сопротивления делится на два класса А и В. У манганиновой проволоки класса А температурный коэффициент сопротивления должен находиться в пределах α=±(3÷4)·10 1/°C; у проволоки класса В α=± 6·10 1/°С
Эти данные показывают, что манганин имеет весьма малую зависимость электрического сопротивление от температуры, что очень важно для обеспечения постоянства величины сопротивления в точных электроизмерительных устройствах. Вторым достоинством манганина является очень малая термоэлектродвижущая сила (ТЭДС), развиваемая этим сплавом в контакте с медью: ТЭДС=0,9-1,0 мкВ/град.
Для стабилизации электрических свойств манганиновой проволоки ее подвергают тепловой обработке, заключающейся в выдержке в течении 10 часов. при 140°С и длительном выдерживании при комнатной температуре или при температуре 400ºС в вакууме в течении 1-2 часа и длительном выдерживании при комнатной температуре. В результате этого улучшается однородность сплава.
Наибольшая допустимая рабочая температура для манганина 200°С , но начиная с 60°С, уже наблюдается необратимое изменение его свойств. Поэтому точные сопротивления из манганиновой проволоки, наша промышленность выпускает манганиновые обмоточные провода с эмалевой изоляцией (марки ПЭММ и ПЭМТ ) , с шелковой изоляцией (марки ПШДММ и ПШДМТ) а также провода , изолированные эмалью и одним слоем шелка ( марки ПЭШОММ и ПЭШОМТ ) .
Константан также относится к медно-никелевым сплавам , но в отличие от манганина содержит значительно больше никеля. В состав константана входят: медь, никель, марганец.
Характерной особенностью константана является очень незначительная величина его температурного коэффициента сопротивления. Практически он принимается равным нулю. Поэтому электрическое сопротивление константана не изменяется с изменением температуры, что является достоинством сплава.
Цвет константана серебристо-белый, температура плавления его 1270°С, удельный вес 8.9 г/см³. Из константана изготовляют мелкие и твердые сорта проволоки диаметром от 0.03 до 5.0 мм.
Основные характеристики мягкой (отожженной) проволоки:σ=40÷50 кГ/мм² ρ=0.45-0.48 Ом·мм²/м; характеристики твердой проволоки: σ=65÷72 кГ/мм² ρ =0.46-0.52 Ом· мм²/м
Константан в паре с медью создает большую термоэлектродвижущую силу (ТЭДС), равную 40 мкВ/град², что не дает возможности применять константан в точных сопротивлениях и электроизмерительных приборах.
Константановая проволока применяется для изготовления реостатов и термопар. В последних константановая проволока чаще всего используется в паре с медной. Спай константановой медной проволоки при нагреве развивает значительную по величине ТЭДС, что дает возможность измерять температуры до 400°С. При температурах выше 400°С начинается сильное окисление меди и константана.
Наша промышленность выпускает константановые обмоточные провода с эмалевой изоляцией ( марки ПЭК, ПЭВКТ), провода изолированные эмалью и одним слоем шелка (марка ПЭШОК), а также провода изолированные эмалью и одним слоем хлопчатобумажной обмотки (марка ПЭБОК).
При нагревании голой константановой проволоки до 900С° в течении нескольких секунд и последующего охлаждения на воздухе на ее поверхности образуется сплошная пленка из окислов. Эта эпоксидная пленка имеет темно – серый цвет и обладает электроизоляционными свойствами. Она используется в качестве естественной изоляции между витками константановой проволоки, например в реостатах, где напряжение между витками не превосходит несколько вольт.