אתה עשוי לחשוב שגוף חימום יצטרך להיות בעל עמידות גבוהה באמת - אחרי הכל&# 39 הוא ההתנגדות המאפשרת לחומר לייצר חום. אבל&# 39 זה לא המקרה. מה שמייצר חום הוא הזרם הזורם דרך היסוד, ולא כמות ההתנגדות שהוא מרגיש. השגת הזרם המרבי הזורם דרך גוף חימום חשובה הרבה יותר מאשר אילוץ זרם זה בהתנגדות גדולה. זה אולי נראה מבלבל ואינטואיטיבי, אבל זה קל מאוד לראות מדוע זה נכון (וחייב להיות), הן אינטואיטיבית והן מתמטית.
באופן אינטואיטיבי ...
נניח שהפכת את ההתנגדות של גוף החימום שלך לגדולה ככל שתוכל - למעשה, לאין ערוך. ואז החוק של אוהם&# 39 (מתח=זרם × התנגדות או V=IR) אומר לנו שהזרם הזורם דרך האלמנט שלכם יצטרך להיות קטן לאין ערוך (אם אני=V / R, אני מתקרב לאפס כש- R מתקרב לאינסוף). ל-&# 39 תהיה לך התנגדות עצומה, אין זרם ולכן לא נוצר חום. נכון, אז מה אם נלך לקיצוניות ההפוכה ונהפוך את ההתנגדות לאינסופית. ואז יש לנו&# 39 בעיה אחרת. למרות שהזרם אני יכול להיות עצום, R יהיה כמעט אפס, כך שהזרם יעבור דרך האלמנט כמו רכבת מהירה בלי לעצור אפילו, ולא ייצר חום בכלל.
מה שאנחנו צריכים בגוף חימום הוא אפוא איזון בין שני הקצוות: עמידות מספקת להפקת חום, אך לא כך היא מפחיתה את הזרם יתר על המידה. Nichrome הוא בחירה מצוינת. ההתנגדות של חוט ניכרום גבוהה פי 100 מזה של חוט באותו גודל עשוי נחושת (מוליך מצוין), אך רק רבע ממוט גרפיט בגודל דומה (מוליך טוב למדי) אולי רק מיליון טריליון מזה של מבודד טוב באמת כמו זכוכית. המספרים מדברים בעד עצמם: ניכרום הוא מוליך ממוצע עם התנגדות מתונה בלבד, ולא מבודד מרחוק!
מתמטית ...
אנחנו יכולים להגיע לאותה מסקנה בדיוק עם מתמטיקה. ההספק המופק או נצרך בזרימת חשמל שווה למתח כפול הזרם (וואט=וולט × אמפר או P=VI). אנו יודעים גם מחוק אוהם' כי V=IR. סלק V מהמשוואות הללו ואנחנו מוצאים שהכוח שמופץ באלמנט שלנו הוא I2R. במילים אחרות, החום פרופורציונאלי להתנגדות, אך גם פרופורציונאלי לריבוע הזרם. כך שלזרם יש הרבה יותר השפעה על החום המיוצר מאשר על ההתנגדות. הכפל את ההתנגדות ואתה מכפיל את הכוח (נהדר!), אבל כפול הזרם ואתה מכפיל את הכוח (פנטסטי!). אז הזרם הוא מה שחשוב באמת.
קל לחשב&# 39 כי התנגדות הנימה במנורת ליבון טיפוסית היא כמה מאות אוהם. אני&# 39, אשאיר לך את החישוב!
