Resistência de um elemento de aquecimento

^{simular este circuito – Esquema criado usando o CircuitLab}

Figura 1 . Adicionar mais resistores aumenta ou diminui o calor total produzido?

Eu teria pensado que uma resistência maior resultaria em mais calor perda …

• Deve ser intuitivo que quanto mais resistores paralelos aplicarmos ao circuito da Figura 1, menor será a resistência.
• Dada uma tensão constante, conforme especificado em sua pergunta, também deve ser intuitivo que a corrente através de cada ramo seja a mesma, não importa quantos ramos. *
• Podemos então ver isso com n resistores paralelos com a potência total dissipada w será n vezes a potência dissipada com um resistor.

Portanto, quanto menor o valor da resistência resultará em maior dissipação de potência ou perda de calor.

Matematicamente, isso pode ser visto pela equação de potência \ $ P = \ frac {V ^ 2} {R} \ $ que, para uma dada tensão, a potência dissipada é inversamente proporcional à resistência.

* Uma fonte de alimentação real, é claro, terá um limite de quanta corrente pode produzir antes que a tensão comece a cair.

Comentários

• Gosto da explicação visual e prática que este diagrama apresenta.

Depende:

• se está conectado a uma fonte de tensão constante : resistência de carga inferior causará maior potência de carga
• se conectado a um valor atual constante ideal rce : restauração de carga maior causará mais potência de carga.

Freqüentemente, as fontes de energia práticas podem ser tratadas como uma fonte de tensão constante ideal com uma resistência em série interna (bastante baixa). Nesse caso, a maior parte da potência de carga é causada por uma resistência de carga que é igual à resistência da série interna da fonte de alimentação.
Esse fato é chamado de Teorema de transferência de potência máxima .

Um elemento de aquecimento não tem resistência “muito alta” nem “muito baixa”.

A energia total dissipada pelo circuito é proporcional à corrente, então a resistência do elemento de aquecimento tem que ser baixa o suficiente para extrair corrente suficiente para gerar calor suficiente.

No entanto, de a energia total dissipada pelo circuito, a porção da energia dissipada por cada parte é proporcional à sua resistência, então a resistência do elemento de aquecimento deve ser alta o suficiente para que a maior parte da energia seja dissipada pelo próprio elemento de aquecimento em vez de, por exemplo, a fiação nas paredes.

Se você estiver conectando um elemento de aquecimento à rede elétrica da parede, há um disjuntor envolvido que limita a corrente para que seu a fiação não fica muito quente. Um elemento de aquecimento projetado para fornecer o máximo de calor (em uma chaleira, por exemplo) irá consumir o máximo de corrente possível enquanto permanece com segurança abaixo desse limite.

Depende da fonte de alimentação. Se isso oferece uma tensão razoavelmente constante, como a maioria faz, então a resistência mais baixa aumenta a corrente, o que aumenta a dissipação de energia e, portanto, o calor.

Como o aquecimento geralmente consome muita energia (em comparação com a eletrônica), normalmente precisa de uma fonte de alimentação muito boa, como uma grande bateria de chumbo-ácido ou íon de lítio se for portátil – e essas são fontes de tensão razoavelmente boas.

Então, se você tiver algum meio de controle, como PWM, ou um interruptor termostático liga-desliga, erre um pouco no lado inferior da resistência para obter um pouco mais de energia do que você precisa e regule essa energia para obter a temperatura certa.

Se você tivesse uma boa fonte de corrente constante , aumentar a resistência aumentaria a tensão e aumentaria a potência. Mas isso é muito raro na prática.

Você quer resistência alta ou baixa?

Depende da sua fonte de energia. Se você quer calor, você quer energia e a potência é

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

Então, se você tem uma fonte de corrente constante, deseja alta resistência. No entanto, a maioria dos aquecedores é fornecida com uma tensão constante, portanto, exigiria uma resistência mais baixa.

Se a fonte de alimentação for CA, lembre-se de usar o valor RMS para a corrente ou tensão conforme apropriado.

Depende de onde estão seus maiores problemas em alimentar aquele aquecedor.

Se você tiver problemas com a resistência do fornecimento ( por exemplo, fios longos ou finos, alta resistência interna), então você vai para a opção de alta resistência, alta tensão, baixa corrente.

Se você tiver problemas com o isolamento (por exemplo, não há espaço suficiente para espessura isolamento ou o aquecedor não pode ser bem isolado de possíveis usuários tocá-lo), então você escolhe a configuração de baixa resistência, baixa tensão e alta corrente.

É um equilíbrio entre os dois. Na realidade, você vai para a voltagem que você tem em mãos (por exemplo, bondes mais antigos usam aquecedores conectados diretamente à voltagem da linha, seja 600V, 800V ou qualquer outra voltagem que o resto do bonde funcione. f aquecedores de 220 V, porque hoje é mais barato projetar um conversor de tensão do que projetar um novo aquecedor). A praticamente única exceção é quando você precisa se proteger contra o toque, então você reduz a tensão para um nível seguro e trabalha com isso.