Le constantan est un alliage cuivre-nickel composé généralement de 55% de cuivre et de 45% de nickel et de quantités mineures spécifiques d’éléments supplémentaires pour obtenir des valeurs précises (presque constantes) du coefficient de température de résistivité. Cela signifie que sa principale caractéristique est la faible variation thermique de sa résistivité, qui est constante sur une large plage de températures. D’autres alliages avec des coefficients de température également bas sont connus, comme le manganin.
Cet alliage a une résistivité électrique élevée (4,9 x 10−7 Ω·m), suffisamment élevée pour atteindre des valeurs de résistance appropriées même dans de très petites grilles, le coefficient de température de résistance le plus bas et la FEM thermique la plus élevée (également connue sous le nom d’effet Seebeck) contre le platine de n’importe lequel des alliages cuivre-nickel. En raison des deux premières de ces propriétés, il est utilisé pour les résistances électriques, et en raison de la dernière propriété, pour les thermocouples. Les thermocouples sont des appareils électriques constitués de deux conducteurs électriques dissemblables formant une jonction électrique. Un thermocouple produit une tension dépendant de la température en raison de l’effet thermoélectrique, et cette tension peut être interprétée pour mesurer la température.
Par exemple, le constantan est l’élément négatif du thermocouple de type J, le fer étant le positif. Les thermocouples de type J sont utilisés dans les applications de traitement thermique. De plus, Constantan est l’élément négatif du thermocouple de type T avec le cuivre le positif. Ces thermocouples sont utilisés à des températures cryogéniques.
Coefficient de température de résistance de Constantan
Le coefficient de température de résistance (TCR), qui décrit à quel point sa valeur change lorsque sa température change, du constantan – 45Ni-55Cu est de ± 30 ppm/°C. Il est généralement exprimé en ppm/°C (parties par million par degré centigrade).
Coefficient de dilatation thermique de Constantan
Le coefficient linéaire de dilatation thermique du constantan entre 25 et 105 °C est de 14,9 x 10-6 K-1.
La dilatation thermique est généralement la tendance de la matière à changer ses dimensions en réponse à un changement de température. Il est généralement exprimé sous la forme d’un changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température. La dilatation thermique est courante pour les solides, les liquides et les gaz. Contrairement aux gaz ou aux liquides, les matériaux solides ont tendance à conserver leur forme lorsqu’ils subissent une dilatation thermique. Un coefficient de dilatation linéaire est généralement utilisé pour décrire la dilatation d’un solide, tandis qu’un coefficient de dilatation volumique est plus utile pour un liquide ou un gaz.
Le coefficient de dilatation thermique linéaire est défini comme suit:
où L est une mesure de longueur particulière et dL/dT est le taux de changement de cette dimension linéaire par unité de changement de température.
Résistivité électrique de Constantan
La résistivité électrique du constantan – 45Ni-55Cu est de 4,9 x 10−7 Ω·m, suffisamment élevée pour obtenir des valeurs de résistance appropriées même dans de très petites grilles.
La résistivité électrique et son inverse, la conductivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la force avec laquelle il résiste ou conduit le flux de courant électrique. Une faible résistivité indique un matériau qui permet facilement la circulation du courant électrique. Le symbole de la résistivité est généralement la lettre grecque ρ (rho). L’unité SI de résistivité électrique est l’ohmmètre (Ω⋅m). Notez que la résistivité électrique n’est pas la même chose que la résistance électrique. La résistance électrique est exprimée en Ohms. Alors que la résistivité est une propriété matérielle, la résistance est la propriété d’un objet.
Conductivité thermique de Constantan – 45Ni-55Cu
La conductivité thermique du constantan – 45Ni-55Cu est de 21 W/(mK).
Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK. C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.
La conductivité thermique de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:
La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire k = k (T). Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.
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Voir ci-dessus:
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