マンガニン
| マンガニン | |
|---|---|
 1900 年にブッシー ハウス物理学研究所で作られたマンガニン抵抗器。 | |
| 材質の種類 | 銅マンガン合金 |
| 物理的特性 | |
| 密度 （ρ） | 8.4 g/cm 3 |
| 機械的特性 | |
| 引張強度（σt ） | 300～600MPa |
| 破断時の伸び（ε） | 50%未満 |
| アイゾット衝撃強度 | 107 J/m |
| 熱特性 | |
| 融点 （T m） | 1020℃ |
| 熱伝導 率（k）23℃ | 22 W /（m · K） |
| 線膨張係数 （α） | (14–19) × 10 −6 K −1 |
| 比熱容量 （℃） | 0.097カロリー/グラム |
| 電気的特性 | |
| 体積抵抗率 （ρ） | 43～48 μΩ⋅cm |
| 出典[1] | |
マンガニンは、銅84.2% 、マンガン12.1% 、ニッケル3.7%からなる合金の商標名です。1892年にエドワード・ウェストンによって開発され、1887年 に開発されたコンスタンタンを改良したものです。
マンガニン箔とマンガニン線は、抵抗値の温度係数が実質的にゼロであること[2]と長期安定性から、抵抗器、特に電流計のシャント抵抗器の製造に使用されています。 1901年から1990年にかけて、いくつかのマンガニン抵抗器がアメリカ合衆国でオームの法定標準として使われました[3]。マンガニン線は極低温システム における電気導体としても使用され、電気接続が必要な箇所間の熱伝達を最小限に抑えます。[要出典]
マンガニンは、ひずみに対する感度は低いが静水圧に対する感度は高いため、高圧 衝撃波（爆発物の爆発によって発生するものなど）の研究用のゲージにも使用されます。[4]
歴史
発明と初期の開発
19世紀後半、アメリカの化学者エドワード・ウェストンは電気計測機器の精度向上を目指しました。当時、ほとんどの金属の抵抗は温度によって大きく変化し、精密測定に誤差が生じていました。1887年、ウェストンは特定の合金が負の温度係数を持つ可能性があることを発見しました。彼は銅ニッケル合金「合金No.2」を発明し、後にドイツでコンスタンタンという名称で製造されました。[5]
研究を続け、ウェストンは1892年にコンスタンタンの改良としてマンガニンを開発しました。コンスタンタンは温度係数が低いのに対し、マンガニンは室温付近でほぼ一定の抵抗値と優れた長期安定性を示しました。[6] 1893年5月、ウェストンは「電灯・発電所用シャント」に関する米国特許497,482を取得しました。この特許には、この新しい高抵抗合金の精密用途への応用が詳細に記載されています。[7] [8]
標準化
マンガニンは科学界、特にドイツで急速に採用され、物理工科大学（PTR）がその特性について広範な研究を行いました。1890年、PTRのK・フォイスナーは、金属板に巻かれたマンガニン線を用いた「ライヒサンシュタルト型」抵抗器を開発しました。[6]これらの抵抗器は、数十年にわたり、国立計量研究所において抵抗値の主要な標準器として機能しました。しかし、初期の設計は気密封止されておらず、線は通常、吸湿性のあるシェラックで絶縁されていました。大気中の湿度の変化によってシェラックが膨張し、線に応力がかかり、抵抗値が経時的に変動する原因となりました。[9]
NBSでの改良
ライヒサンシュタルト設計の安定性の問題に対処するため、米国国立標準技術研究所（現NIST）のジェームズ・L・トーマスは1933年に「トーマス型」抵抗器として知られる改良型標準器を開発した。この標準器では、内部応力を除去するために真空中で高温焼鈍処理された太いマンガニン線が使用されていた。重要な点として、抵抗器は湿気や大気の影響から保護するために二重壁容器に密閉されていた。[6]
現代の遺産
1901年から1990年まで、マンガニン抵抗器（最初はライヒサンシュタルト型、次にトーマス型）は、アメリカ合衆国をはじめとする多くの国々でオームの法定標準として用いられました。[10] 1990年には、量子ホール効果に基づいて抵抗値の国際標準が再定義され、量子標準として不変の基準が確立されました。しかしながら、マンガニン抵抗器は、その信頼性の高さと量子標準器に比べて低コストであることから、堅牢な実用標準器として、また高精度電流計のシャント抵抗器として、今日でも広く使用されています。[6]
プロパティ
Cu86/Mn12/Ni2
電気的特性
- 温度係数:1.5 × 10 −5 K −1
機械的特性
- 弾性係数：124～159 GPa
- 空気中の最大使用温度：300℃
| 温度 [°C] | 抵抗係数 |
|---|---|
| 12 | +0.000006 |
| 25 | 0.000000 |
| 100 | −0.000042 |
| 250 | −0.000052 |
| 475 | 0.000000 |
| 500 | +0.00011 |
| AWG | [Ω/cm] | [Ω/フィート] |
|---|---|---|
| 10 | 0.000836 | 0.0255 |
| 12 | 0.00133 | 0.0405 |
| 14 | 0.00211 | 0.0644 |
| 16 | 0.00336 | 0.102 |
| 18 | 0.00535 | 0.163 |
| 20 | 0.00850 | 0.259 |
| 22 | 0.0135 | 0.412 |
| 24 | 0.0215 | 0.655 |
| 26 | 0.0342 | 1.04 |
| 27 | 0.0431 | 1.31 |
| 28 | 0.0543 | 1.66 |
| 30 | 0.0864 | 2.63 |
| 32 | 0.137 | 4.19 |
| 34 | 0.218 | 6.66 |
| 36 | 0.347 | 10.6 |
| 40 | 0.878 | 26.8 |
参照
参考文献
- ^ 「Manganin 230 Shunt Wire」カリフォルニア・ファイン・ワイヤー社2018年1月13日閲覧。
- ^ 「Goodfellow技術情報Manganin® - 抵抗合金」www.goodfellow.com . 2016年9月11日閲覧。
- ^ 「二重壁マンガニン抵抗器の安定性」（PDF） 。 2024年9月30日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。 2007年4月30日閲覧。
- ^ 「特殊用途センサー - マンガニン圧力センサー」（PDF） . web.sensor-ic.com . Vishay . 2023年4月15日閲覧。[永久リンク切れ]
- ^ 「The Company: Edward Weston」. Weston Meter . 2025年12月1日閲覧。
- ^ abcd Doiron, T.; Beers, J. (2001). The NBS Ohm: Past-Present-Future (PDF) (技術レポート). National Institute of Standards and Technology . 2025年12月1日閲覧。
- ^ US 497482、エドワード・ウェストン、「電灯および発電所用シャント」、1893年5月16日公開
- ^ 「マンガニン：合金の商標名」Scribd . 2025年12月1日閲覧。
- ^ Thomas, James L. (1948). 「二重壁マンガニン抵抗器の安定性」(PDF) . NIST Journal of Research . 40 : 245–256 .
- ^ 「シャント用精密抵抗合金マンガニン」Tankii . 2025年12月1日閲覧。
- ^ CRCハンドブック（第27版）。1943年2月。1875ページ。
- ^ CRCハンドブック（第27版）。1943年2月。2485ページ。
外部リンク
- イザベレンヒュッテ – 1889 マンガニン
