マンガニン

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、精密測定に誤差を生じさせていた。1887年、ウェストンは特定の合金が負の抵抗温度係数を持つことを発見した。彼は銅ニッケル合金である「合金2号」を発明し、後にドイツでコンスタンタンという名前で製造された。^{[ 5 ]}

ウェストンは研究を続け、1892年にコンスタンタンの改良版としてマンガニンを開発した。コンスタンタンは温度係数が低かったが、マンガニンは室温付近で抵抗値がほぼ一定で、長期安定性が優れていた。^{[ 6 ]} 1893年5月、ウェストンは「電灯および発電所用シャント」に関する米国特許第497,482号を取得し、精密用途における彼の新しい高抵抗合金の使用について詳述した。^{[ 7 ] [ 8 ]}

マンガニンは科学界で急速に採用され、特にドイツでは、物理技術帝国研究所（PTR）がその特性について広範な研究を行った。1890年、PTRのK. フォイスナーは、金属の型に巻かれたマンガニン線を使用した「帝国研究所型」抵抗器を開発した。^{[ 6 ]}これらの抵抗器は、数十年にわたり、国立計量研究所でオームの主要な基準として使用された。しかし、初期の設計は気密性がなく、線は通常、吸湿性のあるシェラックで絶縁されていた。大気湿度の変化によりシェラックが膨張し、線にストレスがかかり、時間の経過とともに抵抗が変動した。^{[ 9 ]}

ライヒスアンシュタルト設計の安定性の問題に対処するため、米国国立標準局（現在のNIST）のジェームズ・L・トーマスは1933年に改良された標準器、通称「トーマス型」抵抗器を開発した。これらの標準器は、内部応力を除去するために真空中で高温で焼きなましされた太いマンガニン線を使用していた。重要なことに、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 ]}

1901年から1990年まで、マンガニン抵抗器（最初はライヒスアンシュタルト型、次にトーマス型）は、米国および他の多くの国でオームの法定標準として使用されていました。^{[ 10 ]} 1990年に、抵抗の国際標準は量子ホール効果に基づいて再定義され、不変の量子標準が提供されるようになりました。それにもかかわらず、マンガニン抵抗器は、量子標準と比較して実証済みの信頼性と低コストのため、今日でも堅牢な作業標準および高精度電流計シャントで広く使用されています。^{[ 6 ]}

電気的特性

• 温度係数:1.5 × 10 ⁻⁵  K ⁻¹

機械的特性

• 弾性率：124～159 GPa
• 空気中での最高使用温度：300℃