Strona
5

15

Szczególne znaczenie w elektrotechnice ma zjawisko magneto-rezystywności wykorzystane w kriotemperaturach Z literatury przedmiotu wynika, że wpływ natężenia pola magnetycznego jest tym większy na rezystywność metalu, im ta rezystywność ma mniejszą wartość, a to ma miejsce przy umieszczeniu przewodnika w kriotemperaturze. Praktycznie magneto-rezystywność należy uwzględnić w temperaturach ciekłego wodoru i niższych.

Podsumowując wpływ różnych czynników na rezystywność przewodników należy zgodnie z regułą Matthiessena wyróżnić cztery zasadnicze składniki rezystywności, z których trzy zależą od temperatury:

P(T) = Pj(T) +p_r +P_L(T) + Pm(T)    (9.1)

gdzie: pj(T) - rezystywność idealna, spowodowana drganiami termicznymi sieci idealnej metalu; jest proporcjonalna do kwadratu amplitudy drgań termicznych sieci i wiąże się ją ze swobodną drogą elektronów,

p,= pd+ p_s - rezystywność resztkowa ujmuje wpływ czynników fizycznych i chemicznych w siatce "nieidealnego" przewodnika przy czym: pa - rezystywność uwzględniająca wpływ¹ domieszek (zanieczyszczeń), ps - rezystywność uwzględniająca wpływ deformacji sieci (wskutek obróbki mechanicznej i termicznej (zgniot) lub występowania wolnych miejsc tzw. vacatów przy obsadzeniu atomów w sieci),

Pi.(T) - rezystywność metalu wskutek tzw. efektu rozmiarowego tj. przypadku gdy rozmiary liniowe przewodnika są porównywalne ze średnią drogą swobodną elektronu,

Pm(T) - rezystywność metalu uwzględniająca wpływ pola magnetycznego o

odpo wiednim natężeniu na elektrony przewodnictwa (magneto-rezystywność)

Zjawisko kriorezystywności polegające na znacznym obniżeniu się w'artości rezys-tancji przewodników w niskich temperaturach znalazło zastosowanie w elektrotechnice przede wszystkim ze względu na urządzenia dużej mocy tj transformatory, cewki magnetyczne, uzwojenia maszyn i kable. Wiąże się to z dużymi stratami mocy i energii (ciepło Joule'a). Straty te są proporcjonalne do rezystancji uzwojeń. Jeżeli uzwojenia takie są chłodzone ciekłym gazem, wówczas ich rezystancja maleje i równocześnie maleją straty na ciepło Joule'a. W rachunku ekonomicznym takiego rozwiązania, muszą być jednak uwzględnione koszty skroplenia gazu.

Na przewody krioelektrotechniczne stosuje się miedź i aluminium, przy czym bardzo istotną sprawą jest tu czystość metalu.

Rezystancja aluminium i miedzi w warunkach niskiej temperatury ma zbliżoną wartość Korzyści ze stosowania aluminium zamiast miedzi wynikają z łatwiejszej technologii otrzymywania czystszego metalu oraz również z samych cen tych metali. Optymalna temperatura pracy aluminium o najwyższej czystości (99,999%) wynosi około 20 [K] co pozwala na zastosowanie chłodzenia ciekłym wodorem. Rezystancja Al maleje wówczas około 1000 razy w stosunku do rezystancji w temperaturze otoczenia.

Należy wyraźnie podkreślić, że ten sposób chłodzenia uzwojeń urządzeń dużych mocy zanika stopniowo z powodu możliwości uzyskania lepszych parametrów pracy w urządzeniach wykonywanych z uzwojeń, w których zastosowano materiały nadprzewodzące.