Об электрическом сопротивлении металлов
360. Нет такого раздела электрических исследований, в котором были бы проведены более многочисленные и более точные эксперименты, чем при определении сопротивления металлов. Для электрической телеграфии необычайно важно, чтобы металл, из которого сделаны провода, имел наименьшее возможное сопротивление. Поэтому перед выбором материала должны быть проведены измерения сопротивления. Если в линии возникнет какая-либо неисправность, её местоположение сразу устанавливается с помощью измерений сопротивления, а эти измерения, в которых ныне занято так много лиц, требуют использования катушек сопротивления, сделанных из металла, электрические свойства которого тщательно исследованы.
Электрические свойства металлов и их сплавов были с большой тщательностью исследованы г-дами Матиссеном (Matthiessen), Фогтом (Vogt) и Хоккином (Hockin), а также г-дами Сименс, которые так много сделали для того, чтобы внедрить точные электрические измерения в практику.
Из исследований д-ра Матиссена вытекает, что влияние температуры на сопротивление оказывается примерно одинаковым для большого числа чистых металлов, причём сопротивление при 100°С относится к сопротивлению при 0°С, как 1,414 относится к 1,000, или 100 к 70,7. Для чистого железа это отношение равно 1,6197, а для чистого таллия 1,458.
Д-р К. В. Сименс 1 наблюдал сопротивление металлов в гораздо более широком интервале температур, простирающемся от точки замерзания до 350°С, а в некоторых случаях до 1000°С. Он находит, что сопротивление возрастает с ростом температуры, но скорость возрастания уменьшается по мере роста температуры. Формула, которая, по его мнению, очень тесно согласуется и с результатами д-ра Матиссена, измерявшего сопротивления при низких температурах, и сего собственными измерениями в интервале 1000°С, такова: 𝑟=α𝑇½+β𝑇+γ, где 𝑇 - абсолютная температура, отсчитываемая от -273°С, α, β и γ - постоянные. Таким образом,
для платины
𝑟
=
0,039 369
𝑇
½
+
0,002 164 07
𝑇
-
0,241 3
;
для меди
𝑟
=
0,026 577
𝑇
½
+
0,003 144 3
𝑇
-
0,227 51
;
для железа
𝑟
=
0,072 545
𝑇
½
+
0,00З 813 3
𝑇
-
1,239 71
.
1Proc. R. S., April. 27, 1871.
Из этих данных можно определить температуру в печи, наблюдая сопротивление платиновой проволоки, помещённой в печь.
Д-р Матиссен обнаружил, что если два металла образуют сплав, сопротивление этого сплава в большинстве случаев оказывается больше, чем то, которое вычисляется по сопротивлению и относительному содержанию составляющих металлов. В случае сплавов золота и серебра сопротивление сплава оказывается больше, чем сопротивление и чистого золота, и чистого серебра, и при изменении в определённых пределах относительного содержания составляющих, оно очень мало меняется при незначительном изменении пропорции. В связи с этим д-р Матиссен предложил для воспроизведения единицы сопротивления сплав из двух частей золота и одной части серебра.
Как правило, влияние изменений температуры на сопротивление оказывается меньше в сплавах, чем в чистых металлах.
Поэтому обычные катушки сопротивления изготовляются из нейзильбера (мельхиора) из-за большой величины его сопротивления и малых изменений с температурой.
Сплав серебра и платины также используется для стандартных катушек.
361. Электрическое сопротивление некоторых металлов меняется после отжига. Поэтому, пока провод не испытан повторным нагреванием до высокой температуры и не установлено, что это не приводит к стойким изменениям сопротивления, на этот провод нельзя полагаться как на меру сопротивления. Некоторые провода изменяют сопротивление с течением времени, не подвергаясь изменениям температуры. Поэтому важно установить удельное сопротивление ртути - металла, который, будучи жидким, имеет всегда одно и то же молекулярное строение и который легко может быть очищен дистилляцией и воздействием азотной кислоты. Большая тщательность была проявлена в определении сопротивления этого металла В. и К. Ф. Сименсами, которые ввели эту величину как стандарт. Их исследования были дополнены исследованиям Матиссена и Хоккина.