Wat is weerstandsverwarming?
Weerstandsverwarming is een proces waarbij thermische energie wordt geproduceerd door een elektrische stroom door een speciaal ontworpen geleider te leiden. De weerstand die de geleider biedt voor de doorgang van de stroom veroorzaakt een reactie erin op atomair niveau, waardoor energie wordt geproduceerd en warmte wordt afgegeven. Deze reactie is onderworpen aan een wetenschappelijke relatie die bekend staat als de eerste wet van Joule, waarbij de hoeveelheid warmte die wordt gegenereerd door het proces afhankelijk is van het evenwicht tussen de weerstand van de geleider en de stroomsterkte. Weerstandsverwarming is een van de meest gebruikte vormen van warmteopwekking en is te vinden in een breed scala van huishoudelijke en industriële toepassingen. Weerstandsverwarming is een product van alle circuits waar elektrische stroom weerstand ondervindt; hoewel het veel nuttig gebruik heeft, kan het elektrische apparatuur beschadigen of vernietigen als het niet wordt bediend.
Iedereen die op een koude avond een waterkoker, broodrooster of een barverwarming heeft gebruikt, heeft kennis gemaakt met weerstandsverhitting. De effecten van weerstandsverwarming werden voor het eerst opgemerkt in het midden van de 19e eeuw door James Prescott Joule en het fenomeen werd al snel de hoeksteen van een van de meest gebruikte vormen van verwarming aller tijden. Het basisprincipe van weerstandsverwarmers centreert zich rond de reactie die wordt veroorzaakt wanneer de elektrische stroom elektronenstroom de ionenstructuur van de geleider tegenkomt. De elektron / ionbotsingen die resulteren, zien een deel van de energie van versnelde elektronen die vrijkomen in de vorm van thermische energie. Als de stroom of de weerstand van de geleider wordt verhoogd, neemt ook de hoeveelheid gegenereerde warmte toe.
Weerstandverwarmers nemen meestal de vorm aan van een spiraal of helix of speciaal ontworpen weerstandsdraad ingebed in of gewikkeld op een hittebestendig, isolerend substraat. De meeste weerstandsverwarmingselementen zijn van dit type, waarbij materialen zoals keramisch aluminiumoxide de meest voorkomende isolatoren zijn. De meest voorkomende metaalcombinatie bij de vervaardiging van de draad die wordt gebruikt bij weerstandsverwarming is een legering van nikkel en chroom. De gemiddelde samenstelling van deze legeringen ligt tussen 60/16% respectievelijk voor algemeen gebruik en 80/20% voor hoogwaardige geleiders. De nikkel-chroom 60-legering is de meest gebruikte van de twee en kan temperaturen van 1850 ° F (1000 ° C) weerstaan zonder doorzakken of vervormen.
Hoewel weerstandsverhitting duidelijk gunstig is, kan het fenomeen catastrofale effecten hebben als het niet onder controle is. Alle elektrische geleiders genereren in zekere mate warmte; wanneer circuits of apparatuur overbelast raken, kan de gegenereerde hitte een apparaat ernstig beschadigen of zelfs vernietigen. Elektrische branden zijn ook een veel voorkomend gevolg van ongecontroleerde weerstandsverhitting.