Resistenza di un elemento riscaldante

^{simula questo circuito – Schema creato utilizzando CircuitLab}

Figura 1 . Laggiunta di più resistenze aumenta o diminuisce il calore totale prodotto?

Avrei pensato che una resistenza maggiore avrebbe prodotto più calore perdita …

• Dovrebbe essere intuitivo che più resistenze parallele applichiamo al circuito della Figura 1, minore diventa la resistenza.
• Data una tensione costante come specificato nella tua domanda, dovrebbe anche essere intuitivo che la corrente attraverso ogni ramo sarà la stessa indipendentemente dal numero di rami. *
• Possiamo quindi vederlo con n resistori paralleli la potenza totale dissipata w sarà n volte la potenza dissipata con un resistore.

Pertanto un valore di resistenza inferiore si tradurrà in una maggiore dissipazione di potenza o perdita di calore.

Matematicamente questo si può vedere dallequazione di potenza \ $ P = \ frac {V ^ 2} {R} \ $ che, per una data tensione, la potenza dissipata è inversamente proporzionale alla resistenza.

* Un vero alimentatore, ovviamente, avrà un limite alla quantità di corrente che può produrre prima che la tensione inizi a calare.

Commenti

• Mi piace la spiegazione visiva e pratica che presenta questo diagramma.

Dipende:

• se è collegato a una sorgente di tensione costante ideale : resistenza di carico inferiore causerà una maggiore potenza di carico
• se collegata un ideale corrente costante sou rce : maggiore restance del carico causerà una maggiore potenza di carico.

Spesso le sorgenti di alimentazione pratiche possono essere trattate come una sorgente di tensione costante ideale con una resistenza in serie interna (piuttosto bassa). In tal caso, la maggior parte della potenza di carico è causata da una resistenza di carico uguale alla resistenza in serie interna della fonte di alimentazione.
Questo fatto è chiamato Teorema del trasferimento di potenza massima .

Per confondere ulteriormente le cose, forse diffondere più calore che luce, se si dispone di una sorgente di tensione nominalmente costante con una resistenza di sorgente fissa, ci sarà una resistenza di carico che ha una potenza massima. Nota che di solito” s way resistenza inferiore a quella che useresti (diciamo) sulla rete.

^{simula questo circuito – Schema creato utilizzando CircuitLab}

Nel circuito precedente, la corrente è V1 / (Rs + RL), quindi la potenza nel carico è:

\ $ P_L = \ frac {R_L \ cdot V_1 ^ 2} {R_S + R_L} \ $

Puoi vedere intuitivamente ispezionando il numeratore e il denominatore che se RL è molto basso o è molto alto la potenza si avvicina allo zero.

In effetti è un massimo a \ $ R_L = R_S \ $, dove la resistenza di carico è uguale alla resistenza sorgente. Metà della potenza viene persa nella resistenza della sorgente.

Più in generale, il trasferimento di potenza massimo avviene quando limpedenza della sorgente è uguale allimpedenza di carico.

Un elemento riscaldante non ha resistenza né “molto alta” né “molto bassa”.

Lenergia totale dissipata dal circuito è proporzionale alla corrente, quindi la resistenza dellelemento riscaldante deve essere sufficientemente bassa da assorbire corrente sufficiente per generare abbastanza calore.

Tuttavia, di lenergia totale dissipata dal circuito, la porzione di energia dissipata da ciascuna parte è proporzionale alla sua resistenza, quindi la resistenza dellelemento riscaldante deve essere sufficientemente alta in modo che la maggior parte dellenergia venga dissipata dallelemento riscaldante stesso invece che, ad esempio, dal cablaggio nelle pareti.

Se stai collegando un elemento riscaldante alla rete elettrica a muro, è presente un interruttore automatico che limita la corrente in modo che il tuo il cablaggio non si surriscalda. Un elemento riscaldante progettato per fornire il massimo calore (in un bollitore, ad esempio) assorbirà quanta più corrente possibile rimanendo al di sotto di tale limite.

Dipende dalla fonte di alimentazione. Se questo offre una tensione ragionevolmente costante, come la maggior parte, allora una resistenza inferiore aumenta la corrente, il che aumenta la dissipazione di potenza e quindi il calore.

Poiché il riscaldamento di solito richiede molta energia (rispetto allelettronica) di solito ha bisogno di un buon alimentatore, come una grande batteria al piombo o agli ioni di litio se è portatile, e quelle sono fonti di voltaggio ragionevolmente buone.

Quindi se hai qualche mezzo di controllo, come PWM, o un interruttore termostatico on-off, errare leggermente sul lato inferiore della resistenza per ottenere una potenza leggermente superiore a quella necessaria e regolare tale potenza per ottenere la giusta temperatura.

Se si dispone di una buona fonte di corrente costante , quindi aumentare la resistenza aumenterebbe la tensione e ciò aumenterebbe la potenza. Ma in pratica sono piuttosto rari.

Vuoi una resistenza alta o bassa?

Dipende dalla tua fonte di alimentazione. Se vuoi il calore, vuoi la potenza e la potenza è

$$ P = I \ cdot V = I ^ 2 \ cdot R = \ d frac {V ^ 2} {R} $$

Quindi, se hai una sorgente di corrente costante, vuoi unelevata resistenza. Tuttavia, la maggior parte dei riscaldatori viene fornita con una tensione costante, quindi richiederebbe una resistenza inferiore.

Se la fonte di alimentazione è CA, ricordarsi di utilizzare il valore RMS per la corrente o la tensione, a seconda dei casi.

Dipende da dove sono i tuoi maggiori problemi nellaccendere quel riscaldatore.

Se hai problemi con la resistenza dellalimentazione ( es. cavi lunghi o sottili, alta resistenza interna), scegli lopzione ad alta resistenza, alta tensione, bassa corrente.

Se hai problemi con lisolamento (es. non cè abbastanza spazio per lo spessore isolamento o il riscaldatore non può essere ben isolato da potenziali utenti che lo toccano) quindi scegli una configurazione a bassa resistenza, bassa tensione e alta corrente.

È un equilibrio tra questi due. In realtà, vai per il voltaggio che hai a portata di mano (ad es. i tram più vecchi usano riscaldatori collegati direttamente alla tensione di linea, che sia 600V, 800V o qualsiasi altra tensione su cui funziona il resto del tram. Quelli più moderni utilizzano off-the-shel f riscaldatori 220V, perché oggi è più economico progettare un convertitore di tensione che progettare un nuovo riscaldatore). Lunica eccezione è quando è necessario proteggersi dal contatto, quindi si abbassa la tensione a un livello di sicurezza e si lavora con quello.