Änderung des Widerstands von Metallen durch Einbringung von Verunreinigungen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile
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Das Einbringen von Verunreinigungen in Metalle erhöht immer deren spezifischen Widerstand. Es ist jedoch merkwürdig, dass einige Verunreinigungen praktisch keinen Einfluss auf den spezifischen Widerstand haben, während andere ihn selbst in kleinen Mengen dramatisch verändern.
Abbildung 1 zeigt, wie sich der spezifische Widerstand von Eisen ändert, wenn Verunreinigungen verschiedener Elemente in das Eisen eingebracht werden. Silizium (Si) hat den dramatischsten Effekt. Aus diesem Grund enthalten Elektrostähle einen hohen Anteil an Silizium. Es ist notwendig, den spezifischen Widerstand von Stahl zu erhöhen, um Wirbelstromverluste in Transformatorkernen zu reduzieren.
In Abb. 2 ist das gleiche Diagramm für Aluminium dargestellt.
Dabei beeinflusst Mangan (Mn) den spezifischen Widerstand am stärksten, bei Silber (Abb. 3) ist eine solche Verunreinigung Antimon (Sb).
Wenden wir uns abschließend dem Kupfer zu (Abb. 4).
Der spezifische Widerstand von Kupfer wird am stärksten durch Phosphor (P), Silizium (Si) und Eisen (Fe) beeinflusst. Aber achten wir auf den bescheidenen Beitrag von Nickel (Ni). Erweitern wir das Diagramm auf 100 % (Abb. 5).
Von links nach rechts im Diagramm nimmt der Nickelgehalt zu und der Kupfergehalt ab. Das Diagramm zeigt, dass der höchste spezifische Widerstand der Nickel-Kupfer-Legierung bei einem Verhältnis von 58 % Kupfer und 42 % Nickel beobachtet wird. Diese Legierung hat einzigartige Eigenschaften: Wenn sich die Temperatur über einen weiten Bereich ändert, ändert sich ihr spezifischer Widerstand praktisch nicht. Dafür erhielt die Legierung den Namen Constantan (vom lateinischen Constantis – Konstante). Drähte aus dieser Legierung werden für hochstabile Präzisionswiderstände und andere Anwendungen verwendet, bei denen eine hohe Stabilität erforderlich ist.
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