Memanaskan wayar dengan arus

Oleh kerana jumlah haba yang dihasilkan oleh arus semasa ia mengalir melalui wayar adalah berkadar dengan masa, suhu wayar mesti meningkat secara berterusan apabila arus mengalir melalui wayar. Malah, apabila arus berterusan melalui wayar, suhu tetap tertentu ditetapkan, walaupun pelepasan haba berterusan berterusan dalam wayar ini.

Fenomena ini dijelaskan oleh fakta bahawa mana-mana badan yang suhunya lebih tinggi daripada suhu persekitaran membebaskan tenaga haba ke alam sekitar disebabkan oleh fakta bahawa:

• pertama, badan itu sendiri dan badan yang bersentuhan dengannya mempunyai kekonduksian terma;

• kedua, lapisan udara yang bersebelahan dengan badan dipanaskan, bangkit, dan memberi laluan kepada lapisan yang lebih sejuk, yang dipanaskan semula, dan seterusnya. (konveksi haba);

• ketiga, disebabkan oleh fakta bahawa badan yang dipanaskan memancarkan sinar gelap dan kadang-kadang kelihatan ke ruang sekeliling, menghabiskan sebahagian daripada tenaga habanya untuk ini (radiasi).

Semua kehilangan haba di atas adalah lebih besar, lebih besar perbezaan antara suhu badan dan persekitaran.Oleh itu, apabila suhu konduktor menjadi sangat tinggi sehingga jumlah haba yang dikeluarkan oleh konduktor ke ruang sekeliling seunit masa adalah sama dengan jumlah haba yang dijana dalam konduktor setiap saat oleh arus elektrik, maka suhu daripada konduktor akan berhenti meningkat dan akan menjadi kekal.

Kehilangan haba daripada konduktor semasa laluan arus adalah fenomena yang terlalu kompleks untuk secara teorinya memperoleh pergantungan suhu konduktor pada semua keadaan yang mempengaruhi kadar penyejukan badan.

Walau bagaimanapun, beberapa kesimpulan boleh dibuat berdasarkan pertimbangan teori. Sementara itu, persoalan suhu wayar adalah sangat penting untuk semua pengiraan teknikal rangkaian, reostat, belitan, dll. Oleh itu, dalam teknologi, mereka menggunakan formula empirikal, peraturan dan jadual yang memberikan hubungan antara keratan rentas wayar dan kekuatan arus yang dibenarkan di bawah pelbagai keadaan di mana wayar berada. Beberapa hubungan kualitatif boleh diramalkan dan mudah diwujudkan secara empirik.

Jelas sekali, sebarang keadaan yang mengurangkan pengaruh salah satu daripada tiga punca penyejukan badan meningkatkan suhu konduktor. Mari kita nyatakan beberapa keadaan ini.

Wayar lurus tidak bertebat yang diregangkan secara mendatar mempunyai suhu yang lebih rendah daripada wayar yang sama pada kekuatan arus yang sama dalam kedudukan menegak, kerana dalam kes kedua udara panas naik di sepanjang wayar dan penggantian udara panas dengan udara sejuk berlaku dengan lebih perlahan, berbanding dalam kes pertama.

Wayar yang dililit dalam lingkaran memanaskan lebih daripada wayar yang serupa dengan ampere yang sama yang diregangkan dalam garis lurus.

Konduktor yang ditutupi dengan lapisan penebat memanaskan lebih daripada yang tidak berpenebat, kerana penebat sentiasa konduktor haba yang lemah, dan suhu permukaan penebat jauh lebih rendah daripada suhu konduktor, jadi penyejukan permukaan ini oleh arus udara dan sinaran jauh lebih kecil.

Jika wayar diletakkan dalam hidrogen atau gas bercahaya, yang mempunyai kekonduksian terma yang lebih tinggi daripada udara, maka suhu wayar untuk kekuatan arus yang sama akan lebih rendah daripada di udara. Sebaliknya, dengan karbon dioksida, yang kekonduksian termanya lebih rendah daripada udara, wayar menjadi lebih panas.

Jika konduktor diletakkan di dalam rongga (vakum), maka perolakan haba akan berhenti sepenuhnya dan pemanasan konduktor akan jauh lebih besar daripada di udara. Ini digunakan semasa memasang mentol pijar.

Secara amnya, penyejukan arus udara wayar adalah kepentingan utama antara faktor penyejukan yang lain. Sebarang peningkatan dalam kawasan permukaan penyejukan mengurangkan suhu konduktor. Oleh itu, satu berkas wayar selari nipis yang tidak bersentuhan antara satu sama lain disejukkan jauh lebih baik daripada dawai tebal rintangan yang sama, yang keratan rentasnya adalah sama dengan jumlah keratan rentas semua wayar dalam berkas itu. .

Untuk membuat reostat dengan berat yang agak rendah, jalur logam yang sangat nipis digunakan sebagai konduktor, yang dikelim untuk mengurangkan panjangnya.

Oleh kerana jumlah haba yang dikeluarkan oleh arus dalam konduktor adalah berkadar dengan rintangannya, maka dalam kes dua konduktor yang sama saiz tetapi bahan yang berbeza, konduktor yang rintangannya lebih besar dipanaskan pada suhu yang lebih tinggi.

Dengan mengurangkan keratan rentas wayar, anda boleh meningkatkan rintangannya sehingga suhunya mencapai takat leburnya. Ini digunakan untuk melindungi rangkaian dan peranti daripada rosak oleh arus yang lebih kuat daripada peranti dan rangkaian yang direka bentuk.

Untuk ini kononnya fius, iaitu wayar pendek yang diperbuat daripada logam lebur rendah (perak atau plumbum). Keratan rentas wayar ini dikira supaya pada kekuatan arus tertentu tertentu wayar ini cair.

Data yang diberikan dalam jadual untuk mencari keratan rentas fius untuk pelbagai arus merujuk kepada fius dengan panjang sekurang-kurangnya dimensi tertentu.

Fius yang sangat pendek menyejukkan lebih baik daripada yang panjang kerana kekonduksian terma yang baik bagi pengapit kuprum yang disambungkan dan oleh itu cair pada arus yang lebih tinggi sedikit. Di samping itu, panjang fius mestilah sedemikian sehingga apabila ia cair, arka elektrik tidak boleh terbentuk di antara hujung wayar. Dengan cara ini, panjang fius terkecil ditentukan bergantung pada voltan sesalur.

Lihat juga:

Pemanasan bahagian hidup dengan aliran arus lanjutan dalam formula