المنجانين

في أواخر القرن التاسع عشر، سعى الكيميائي الأمريكي إدوارد ويستون إلى تحسين دقة أجهزة القياس الكهربائية. في ذلك الوقت، كانت مقاومة معظم المعادن تتغير بشكل ملحوظ مع تغير درجة الحرارة، مما يُسبب أخطاءً في القياسات الدقيقة. في عام ١٨٨٧، اكتشف ويستون أن بعض السبائك يمكن أن تمتلك معامل مقاومة حراري سالب . فاخترع "السبيكة رقم ٢"، وهي سبيكة من النحاس والنيكل، والتي تم إنتاجها لاحقًا في ألمانيا تحت اسم كونستانتان . ^{[ ٥ ]}

واصل ويستون أبحاثه، فطور معدن المنجنين عام ١٨٩٢ كتحسين لمعدن الكونستانتان. فبينما كان للكونستانتان معامل حراري منخفض، قدم المنجنين قيمة مقاومة ثابتة تقريبًا عند درجة حرارة الغرفة، وتمتع بثبات أفضل على المدى الطويل. ^{[ ٦ ]} وفي مايو ١٨٩٣، حصل ويستون على براءة الاختراع الأمريكية رقم ٤٩٧٤٨٢ عن "محول كهربائي لمحطات الإضاءة والطاقة الكهربائية"، والتي شرحت بالتفصيل استخدام سبائكه الجديدة عالية المقاومة في التطبيقات الدقيقة. ^{[ ٧ ] [ ٨ ]}

سرعان ما لاقى المنجانين رواجًا واسعًا في الأوساط العلمية، لا سيما في ألمانيا حيث أجرى المعهد الفيزيائي التقني للرايخ (PTR) أبحاثًا مكثفة حول خصائصه. في عام 1890، طوّر ك. فوسنر في المعهد المقاوم من نوع "رايخسانستالت"، والذي استخدم سلكًا من المنجانين ملفوفًا على قالب معدني. ^{[ 6 ]} وشكّلت هذه المقاومات المعايير المرجعية الأساسية للأوم في مختبرات القياس الوطنية لعقود. مع ذلك، لم تكن التصاميم الأولى محكمة الإغلاق؛ إذ كان السلك يُعزل عادةً بالشمع، وهو مادة ماصة للرطوبة. وتسببت التغيرات في رطوبة الجو في انتفاخ الشمع، مما أدى إلى إجهاد السلك وتغير المقاومة بمرور الوقت. ^{[ 9 ]}

لمعالجة مشاكل استقرار تصميم رايخسانستالت، قام جيمس ل. توماس في المكتب الوطني الأمريكي للمعايير (المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا حاليًا ) بتطوير معيار مُحسَّن عام 1933، يُعرف باسم مقاومة "نوع توماس". استخدمت هذه المعايير سلكًا سميكًا من المنجنيز تم تلدينه في درجات حرارة عالية في فراغ لإزالة الإجهادات الداخلية. والأهم من ذلك، تم تغليف المقاومة بإحكام في حاوية مزدوجة الجدران لحمايتها من الرطوبة والتأثيرات الجوية. ^{[ 6 ]}

منذ عام 1901 وحتى عام 1990، كانت مقاومات المنجنيز (أولاً من نوع رايخسانشتالت، ثم من نوع توماس) بمثابة المعيار القانوني للأوم في الولايات المتحدة والعديد من الدول الأخرى. ^{[ 10 ]} في عام 1990، أُعيد تعريف المعيار الدولي للمقاومة استنادًا إلى تأثير هول الكمي ، الذي يوفر معيارًا كميًا ثابتًا. مع ذلك، لا تزال مقاومات المنجنيز تُستخدم على نطاق واسع اليوم كمعايير عمل متينة وفي محولات الأميتر عالية الدقة نظرًا لموثوقيتها المثبتة وتكلفتها المنخفضة مقارنةً بالمعايير الكمية. ^{[ 6 ]}

الخصائص الكهربائية

• معامل درجة الحرارة:1.5 × 10⁻⁵ كلفن⁻¹^​​ 

الخواص الميكانيكية

• معامل المرونة: 124-159 جيجا باسكال
• أقصى درجة حرارة للاستخدام في الهواء: 300 درجة مئوية