Che cos'è il riscaldamento a resistenza?

Il riscaldamento a resistenza è un processo in cui l'energia termica viene prodotta facendo passare una corrente elettrica attraverso un conduttore appositamente progettato. La resistenza che il conduttore offre al passaggio della corrente provoca una reazione al suo interno a livello atomico, producendo così energia e rilasciando calore. Questa reazione è soggetta a una relazione scientifica nota come la prima legge di Joule che vede la quantità di calore generato dal processo che dipende dall'equilibrio tra resistenza del conduttore e grandezza attuale. Il riscaldamento a resistenza è una delle forme più comunemente usate di generazione di calore e si trova in una vasta gamma di applicazioni domestiche e industriali. Il riscaldamento a resistenza è un prodotto di tutti i circuiti in cui la corrente elettrica incontra resistenza; sebbene abbia molti usi benefici, può danneggiare o distruggere le apparecchiature elettriche se non controllata.

Chiunque abbia usato un bollitore, un tostapane o una stufa da bar in una serata fredda ha fatto conoscenza con il riscaldamento a resistenza. Gli effetti del riscaldamento a resistenza furono notati per la prima volta a metà del 1800 da James Prescott Joule e il fenomeno divenne rapidamente la pietra angolare di una delle forme di riscaldamento più utilizzate di tutti i tempi. Il principio di base dei riscaldatori a resistenza ruota attorno alla reazione causata quando il flusso di elettroni della corrente elettrica incontra la struttura ionica del conduttore. Le collisioni elettrone / ione risultanti vedono una porzione dell'energia di elettroni accelerati rilasciata sotto forma di energia termica. Se aumenta il flusso di corrente o la resistenza del conduttore, aumenta anche la quantità di calore generato.

I riscaldatori di resistenze assumono più comunemente la forma di una bobina o elica o un filo resistivo appositamente progettato incorporato o avvolto su un substrato isolante resistente al calore. La maggior parte degli elementi riscaldanti a resistenza sono di questo tipo con materiali come ceramiche ad alto contenuto di allumina che sono gli isolanti più comuni. La combinazione di metallo più comune nella produzione del filo utilizzato nel riscaldamento a resistenza è una lega di nichel e cromo. La composizione media di queste leghe è compresa tra il 60/16% rispettivamente per usi generali e l'80 / 20% per conduttori di fascia alta. La lega di nichel-cromo 60 è la più utilizzata delle due e può resistere a temperature di 1000 ° C (1850 ° F) senza cedimenti o deformazioni.

Sebbene il riscaldamento a resistenza sia ovviamente benefico, il fenomeno può avere effetti catastrofici se non controllato. Tutti i conduttori elettrici generano calore in una certa misura; quando i circuiti o le apparecchiature si sovraccaricano, il calore generato può danneggiare gravemente o addirittura distruggere un apparecchio. Anche gli incendi elettrici sono un risultato comune del riscaldamento incontrollato della resistenza.