Что такое резистивный нагрев?

Резистивный нагрев - это процесс, при котором тепловая энергия вырабатывается путем пропускания электрического тока через специальный проводник. Сопротивление, которое проводник оказывает прохождению тока, вызывает внутри него реакцию на атомном уровне, производя тем самым энергию и выделяя тепло. Эта реакция является предметом научной взаимосвязи, известной как первый закон Джоуля, согласно которому количество тепла, выделяемого процессом, зависит от баланса между сопротивлением проводника и величиной тока. Резистивный нагрев является одной из наиболее распространенных форм генерации тепла и применяется в широком диапазоне бытовых и промышленных применений. Резистивный нагрев - это произведение всех цепей, где электрический ток встречает сопротивление; хотя он имеет много полезных применений, он может повредить или разрушить электрическое оборудование, если его не контролировать.

Любой, кто использовал чайник, тостер или барный нагреватель в холодный вечер, познакомился с резистивным нагревом. Эффект нагревания сопротивлением был впервые отмечен в середине 1800-х годов Джеймсом Прескоттом Джоулем, и это явление быстро стало краеугольным камнем одной из наиболее широко используемых форм нагрева всех времен. Основной принцип резистивных нагревателей основан на реакции, возникающей, когда электрический ток электрического тока сталкивается с ионной структурой проводника. В результате столкновений электронов и ионов часть энергии ускоренных электронов выделяется в виде тепловой энергии. Если ток или сопротивление проводника увеличатся, увеличится и количество выделяемого тепла.

Нагреватели сопротивления чаще всего принимают форму спирали или спирали или специально разработанного резистивного провода, встроенного или намотанного на термостойкую изолирующую подложку. Большинство резистивных нагревательных элементов относятся к этому типу, а материалы, такие как высокоглиноземистая керамика, являются наиболее распространенными изоляторами. Наиболее распространенной комбинацией металлов при изготовлении проволоки, используемой при нагреве сопротивлением, является сплав никеля и хрома. Средний состав этих сплавов составляет от 60/16% соответственно для общего применения и 80/20% для проводников высокого класса. Никель-хромовый сплав 60 является наиболее широко используемым из двух и может выдерживать температуры 1850 ° F (1000 ° C) без провисания или деформации.

Хотя резистивный нагрев явно полезен, это явление может иметь катастрофические последствия при неконтролируемом воздействии. Все электрические проводники выделяют тепло в определенной степени; когда контуры или оборудование перегружены, выделяемое тепло может серьезно повредить или даже разрушить прибор. Электрические пожары также являются распространенным результатом неконтролируемого сопротивления нагреву.