Si potrebbe pensare che un elemento riscaldante debba avere una resistenza davvero elevata, dopotutto è la resistenza che consente al materiale di generare calore. Ma quel&non è proprio così. Ciò che genera calore è la corrente che scorre attraverso l'elemento, non la quantità di resistenza che sente. Ottenere la massima corrente che scorre attraverso un elemento riscaldante è molto più importante che forzare quella corrente attraverso una grande resistenza. Questo potrebbe sembrare confuso e controintuitivo, ma è abbastanza facile capire perché è (e deve essere) vero, sia intuitivamente che matematicamente.
Intuitivamente...
Supponi di aver reso la resistenza del tuo elemento riscaldante più grande che potresti, infinitamente grande, in effetti. Quindi la legge di Ohm&# 39 (tensione=corrente × resistenza o V=IR) ci dice che la corrente che scorre attraverso il tuo elemento dovrebbe essere infinitamente piccola (se I=V / R, I si avvicina a zero mentre R si avvicina all'infinito). Avresti una grande resistenza, nessuna corrente e quindi nessun calore prodotto. Bene, allora cosa succederebbe se andassimo all'estremo opposto e rendessimo la resistenza infinitamente piccola. Allora' avremmo un problema diverso. Anche se la corrente I potrebbe essere enorme, R sarebbe praticamente zero, quindi la corrente sfrecciare attraverso l'elemento come un treno espresso senza nemmeno fermarsi, senza produrre alcun calore.
Ciò di cui abbiamo bisogno in un elemento riscaldante è quindi un equilibrio tra i due estremi: sufficiente resistenza per produrre calore, ma non così riduce troppo la corrente. Nichrome è un'ottima scelta. La resistenza di un filo di nicromo è (circa) 100 volte superiore a quella di un filo della stessa dimensione in rame (un conduttore eccellente), ma solo un quarto di una bacchetta di grafite di dimensioni simili (un conduttore abbastanza buono) e forse solo un milione di bilioni di quello di un isolante veramente buono come il vetro. I numeri parlano da soli: il nichelcromo è un conduttore medio con una resistenza moderata e non lontanamente un isolante!
Matematicamente...
Possiamo arrivare esattamente alla stessa conclusione con la matematica. La potenza prodotta o consumata da un flusso di elettricità è uguale alla tensione moltiplicata per la corrente (watt=volt × amp o P=VI). Sappiamo anche dalla legge di Ohm&che V=IR. Elimina V da queste equazioni e troviamo che la potenza dissipata nel nostro elemento è I2R. In altre parole, il calore è proporzionale alla resistenza, ma anche proporzionale al quadrato della corrente. Quindi la corrente ha molto più effetto sul calore prodotto rispetto alla resistenza. Raddoppia la resistenza e raddoppi la potenza (fantastico!), Ma raddoppi la corrente e quadruplichi la potenza (fantastico!). Quindi la corrente è ciò che conta davvero.
È facile calcolare che la resistenza del filamento in una tipica lampada a incandescenza è di poche centinaia di ohm. Lascio a te il calcolo!
