Wysokie natężenie topnienia klucza - co się dzieje?

Tylko kilku facetów, którzy robią fajne rzeczy przy pomocy bardzo niskonapięciowego transformatora wysokiego napięcia . Jedną z rzeczy jest nałożenie klucza na cegłę i dotknięcie dwóch końców niezwykle grubym miedzianym kablem przenoszącym kilka tysięcy wzmacniaczy.

Klucz staje się wtedy czerwony i topnieje. I tutaj dochodzimy do pytania:

Dlaczego klucz najpierw staje się czerwony na końcach, a potem w kierunku środka? Myślałem, że jednolity prąd podgrzałby go równomiernie

Punkty kontaktowe są ogrzewane, ale nie na tyle, aby stały się czerwone. Więcej ciepła pochodzi z cienkiej części. Tam, gdzie oba źródła ogrzewają metal, staje się on gorętszy niż reszta cienkiego odcinka, powodując wzrost oporu w miarę jego ogrzewania, powodując bardziej zlokalizowane ogrzewanie (dodatnie sprzężenie zwrotne) itd., Więc końce cienkiego odcinka najpierw się nagrzewają i gorący obszar rozprzestrzenia się w kierunku środka cienkiej sekcji.

Rozpoczynanie pozytywnego sprzężenia zwrotnego w danej sekcji może wymagać stosunkowo niewielkiej różnicy temperatur. Zobacz na przykład tę krzywą.

Gęstość prądu w miejscu kontaktu jest znacznie większa niż gęstość prądu kilka cm dalej do klucza / klucza. To jeden punkt.

Rezystancja styku jest znacznie większa tam, gdzie stykają się druty miedziane.

Oba te punkty powodują, że klucz jest coraz gorętszy na końcach.

Najwyższy opór występuje początkowo w punktach połączenia przewodów. Zasadą ogólną jest, że stal wysokowęglowa ma lekko ujemny współczynnik temperaturowy (NTC) oporu, co oznacza, że ​​opór maleje wraz ze wzrostem temperatury, więc gdy klucz się nagrzeje, opór spada na całej długości do bardziej jednolitego poziomu.

Prawo Ohma działa tam na jeden z najbardziej edukacyjnych sposobów.

Ciepło Joule'a można obliczyć jako gdzie U to spadek napięcia na części, a I to prąd przez nią.

Prawo Ohma mówi

Podsumowując, wiemy, że użyto wysokoprądowego źródła zasilania. Opór i prąd są zatem znane i mamy wystarczającą ilość informacji, aby oszacować moc grzewczą jako

Najwyższy opór występuje w kontakcie klucza z zaciskami, a przekrój jest tam również najniższy, dlatego też zaczęło się tam świecenie i rozprzestrzeniało się przez cały klucz.

To znaczy:

• im wyższy prąd, tym wyższa moc grzewcza, a tym samym wyższa temperatura
• im wyższy opór, tym wyższa moc grzewcza. (Należy podać wyższe napięcie, aby utrzymać ten sam prąd)

Do tego:

• metale mają wyższą odporność po podgrzaniu, dlatego gorące części są podgrzewane jeszcze bardziej
• Im cieńszy i dłuższy jest przewód, tym większy jest jego opór, dlatego wąska część jest bardziej ogrzewana
• Cieńsza część ma mniejszą wagę, dzięki czemu jej temperatura rośnie jeszcze szybciej,
• Metale zwykle mają wyższą przewodność cieplną, więc ciepło rozchodzi się przez klucz, skutecznie zwiększając opór w „zimniejszych” częściach.