ความต้านทานความร้อนคืออะไร?

การต้านทานความร้อนเป็นกระบวนการที่ผลิตพลังงานความร้อนโดยการส่งกระแสไฟฟ้าผ่านตัวนำที่ออกแบบมาเพื่อวัตถุประสงค์ ความต้านทานของตัวนำนำเสนอผ่านทางปัจจุบันทำให้เกิดปฏิกิริยาภายในระดับอะตอมจึงผลิตพลังงานและปล่อยความร้อน ปฏิกิริยานี้ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ทางวิทยาศาสตร์ที่เรียกว่ากฎข้อแรกของจูลซึ่งเห็นปริมาณความร้อนที่เกิดจากกระบวนการขึ้นอยู่กับความสมดุลระหว่างความต้านทานของตัวนำและขนาดของกระแสไฟฟ้า ความต้านทานความร้อนเป็นหนึ่งในรูปแบบที่ใช้กันมากที่สุดของการสร้างความร้อนและพบได้ในการใช้งานในครัวเรือนและอุตสาหกรรมที่หลากหลาย ความต้านทานความร้อนเป็นผลิตภัณฑ์ของทุกวงจรที่กระแสไฟฟ้าพบความต้านทาน; แม้ว่าจะมีประโยชน์หลายอย่างก็สามารถสร้างความเสียหายหรือทำลายอุปกรณ์ไฟฟ้าหากไม่ได้รับการควบคุม

ใครก็ตามที่ใช้กาต้มน้ำเครื่องปิ้งขนมปังหรือเครื่องทำความร้อนแบบบาร์ในตอนเย็นที่อากาศหนาวเย็นได้ทำความคุ้นเคยกับเครื่องทำความร้อนที่ต้านทาน ผลของการต้านทานความร้อนได้รับการกล่าวถึงเป็นครั้งแรกในช่วงกลางปี ​​1800 โดย James Prescott Joule และปรากฏการณ์ดังกล่าวได้กลายเป็นรากฐานที่สำคัญของรูปแบบการใช้ความร้อนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายตลอดกาล หลักการพื้นฐานของเครื่องทำความร้อนที่ต้านทานอยู่ตรงกลางรอบปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้าอิเล็กตรอนไหลพบกับโครงสร้างไอออนของตัวนำ การชนของอิเล็กตรอน / ไอออนซึ่งส่งผลให้เห็นส่วนหนึ่งของพลังงานของอิเล็กตรอนเร่งที่ปล่อยออกมาในรูปของพลังงานความร้อน หากกระแสหรือความต้านทานของตัวนำเพิ่มขึ้นปริมาณของความร้อนก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน

ตัวต้านทานความร้อนส่วนใหญ่มักจะอยู่ในรูปแบบของขดลวดหรือเกลียวหรือลวดต้านทานที่ออกแบบมาเป็นพิเศษที่ฝังอยู่ในหรือแผลบนวัสดุทนความร้อนและเป็นฉนวน องค์ประกอบความร้อนความต้านทานส่วนใหญ่เป็นประเภทนี้ด้วยวัสดุเช่นเซรามิกอลูมินาสูงเป็นฉนวนที่พบมากที่สุด การรวมกันของโลหะที่พบมากที่สุดในการผลิตลวดที่ใช้ในการต้านทานความร้อนคือโลหะผสมของนิกเกิลและโครเมี่ยม องค์ประกอบเฉลี่ยของโลหะผสมเหล่านี้ทำงานระหว่าง 60/16% ตามลำดับสำหรับการใช้งานทั่วไปและ 80/20% สำหรับตัวนำระดับไฮเอนด์ โลหะผสมนิกเกิลโครเมี่ยม 60 เป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในสองชนิดนี้และสามารถทนต่ออุณหภูมิ 1850 ° F (1000 ° C) โดยไม่หย่อนคล้อยหรือเสียรูป

ถึงแม้ว่าความต้านทานต่อความร้อนจะเป็นประโยชน์อย่างเห็นได้ชัด แต่ปรากฏการณ์ดังกล่าวสามารถก่อให้เกิดหายนะเมื่อไม่สามารถควบคุมได้ ตัวนำไฟฟ้าทั้งหมดสร้างความร้อนในระดับหนึ่ง เมื่อวงจรหรืออุปกรณ์มีมากเกินไปความร้อนที่เกิดขึ้นอาจสร้างความเสียหายอย่างรุนแรงหรือทำลายอุปกรณ์ได้ ไฟไฟฟ้ายังเป็นผลมาจากความร้อนต้านทานที่ไม่สามารถควบคุมได้