Il-folja tat-tisħin tintuża ħafna f'varjetà ta 'tagħmir tat-tisħin, li l-qalba tiegħu tiddependi fuq l-element tat-tisħin, allura x'inhu l-element tat-tisħin? X'inhuma l-proprjetajiet tal-elementi tat-tisħin? Dan l-artikolu se jieħu biex tifhem.
1. X'inhu element ta 'tisħin?
Element ta 'tisħin huwa materjal jew apparat li jikkonverti l-enerġija elettrika direttament fis-sħana jew enerġija termali permezz ta' prinċipju msejjaħ tisħin joule. It-tisħin Joule huwa fenomenu li fih konduttur jiġġenera s-sħana minħabba l-fluss tal-kurrent elettriku. Meta kurrent elettriku jgħaddi mill-materjal, elettroni jew trasportaturi oħra ta 'ċarġ jaħbtu mal-joni jew atomi tal-konduttur, u joħolqu frizzjoni fuq l-iskala atomika. Din il-frizzjoni mbagħad timmanifesta ruħha bħala sħana. L-ewwel liġi ta' Joule (liġi Joule-Lenz) tintuża biex tiddeskrivi s-sħana ġġenerata minn kurrent elettriku f'konduttur. Dan huwa espress bħala,
P=IV jew P=I²R
Skont dawn l-ekwazzjonijiet, is-sħana ġġenerata tiddependi fuq il-kurrent, il-vultaġġ jew ir-reżistenza tal-materjal tal-konduttur. Fid-disinn tal-element kollu tat-tisħin, ir-reżistenza hija fattur importanti.
Il-prinċipju tat-tisħin tal-oriġinal
It-tisħin Joule huwa evidenti fil-materjali konduttivi kollha ta 'intensità li tvarja, ħlief għal materjal speċjali msejjaħ superkonduttur. B'mod ġenerali, għal materjali konduttivi, tiġi ġġenerata inqas sħana minħabba li t-trasportaturi ta 'ċarġ jgħaddu faċilment; Għal materjali b'reżistenza għolja, se tiġi ġġenerata aktar sħana. Is-superkondutturi, min-naħa l-oħra, jippermettu l-fluss tal-kurrent mingħajr ma jiġġeneraw l-ebda sħana. B'mod ġenerali, is-sħana minn konduttur hija kklassifikata bħala telf ta 'enerġija. L-enerġija elettrika użata biex issuq tagħmir tal-enerġija tiġġenera sħana bla bżonn fil-forma ta 'telf ta' trażmissjoni u fl-aħħar mill-aħħar ma tipproduċi l-ebda xogħol utli.
F'ċertu sens, l-effiċjenza tal-element ta 'tisħin elettriku hija kważi 100 fil-mija, peress li l-enerġija kollha fornuta hija kkonvertita għall-forma maħsuba tagħha. L-element tat-tisħin mhux biss imexxi s-sħana, iżda wkoll jittrasferixxi l-enerġija permezz tad-dawl u r-radjazzjoni. Madankollu, dan japplika biss għal xi resistors ideali. Il-kapaċità u l-inductance inerenti tal-materjal jikkonvertu l-enerġija elettrika f'kampi elettriċi u manjetiċi, rispettivament, li jirriżultaw f'telf żgħir. Meta wieħed iqis is-sistema kollha tal-heater, it-telf ġej mis-sħana mxerrda mill-fluwidu tal-proċess jew mill-heater innifsu għall-ambjent estern. Għalhekk, is-sistema għandha tkun iżolata biex tutilizza s-sħana kollha ġġenerata.
It-tieni, il-proprjetajiet tal-element tat-tisħin
Meta jgħaddi l-kurrent, kważi l-kondutturi kollha jistgħu jiġġeneraw is-sħana. Madankollu, mhux il-kondutturi kollha huma adattati għal elementi li jsaħħnu. Il-kombinazzjoni t-tajba ta 'proprjetajiet elettriċi, mekkaniċi u kimiċi hija meħtieġa. Dawn li ġejjin huma wħud mill-karatteristiċi li huma importanti għad-disinn tal-element tat-tisħin.
Reżistenza: Biex tiġġenera s-sħana, l-element tat-tisħin għandu jkollu reżistenza suffiċjenti. Madankollu, ir-reżistenza ma tistax tkun għolja biżżejjed biex issir iżolatur. Ir-reżistenza hija ugwali għar-reżistività mmultiplikata bit-tul tal-konduttur diviż bil-cross-section tal-konduttur. Għal sezzjoni trasversali partikolari, sabiex jinkiseb konduttur iqsar, jintuża materjal b'reżistività għolja.
Reżistenza għall-ossidazzjoni: Is-sħana ġeneralment taċċellera l-ossidazzjoni tal-metalli u ċ-ċeramika. L-ossidazzjoni tikkonsma l-element tat-tisħin, tnaqqas il-kapaċità tiegħu jew tagħmel ħsara lill-istruttura tiegħu. Dan jillimita l-ħajja tal-element tat-tisħin. Għall-elementi tat-tisħin tal-metall, il-ligi huma ffurmati b'ossidi, li jgħinu jirreżistu l-ossidazzjoni billi jiffurmaw saff ta 'passivazzjoni. Għal elementi ta 'tisħin taċ-ċeramika, skala protettiva kontra l-ossidazzjoni ta' SiO2 jew Al2O3 hija l-aktar komuni. Tipi ta' elementi li jsaħħnu li mhumiex adattati għall-użu f'ambjenti ossidanti, bħall-grafita, huma l-aktar komunement użati fi fran tal-vakwu, jew fran li fihom gassijiet ta' l-atmosfera mhux ossidanti bħal H2, N2, Ar, jew He, fejn ma jkunx hemm arja. fil-kamra tat-tisħin.
Koeffiċjent tar-reżistenza tat-temperatura: Innota li r-reżistività tal-materjal tinbidel bit-temperatura. Fil-biċċa l-kbira tal-kondutturi, ir-reżistenza tiżdied hekk kif tiżdied it-temperatura. Dan il-fenomenu jaffettwa xi materjali aktar evidenti minn oħrajn. Il-koeffiċjent ta 'reżistenza tat-temperatura għolja jintuża prinċipalment f'applikazzjonijiet termali. Għad-deni, ġeneralment ikun preferibbli li tuża valur aktar baxx. Għalkemm il-bidliet fir-reżistenza jistgħu jiġu mbassra b'mod preċiż f'xi każijiet, hija meħtieġa żieda qawwija fir-reżistenza biex tipprovdi aktar qawwa. Biex tadatta s-sistema għal reżistenza li qed tinbidel, huma impjegati sistemi ta 'kontroll jew feedback.
Proprjetajiet mekkaniċi: Elementi ta 'tisħin riġidi jiddeformaw meta jintużaw f'temperaturi għoljin. Hekk kif il-materjal joqrob lejn l-istadju tat-tidwib jew tar-rikristallizzazzjoni tiegħu, il-materjal isir aktar probabbli li jiddgħajjef u jiddeforma meta mqabbel mal-istat tiegħu f'temperatura tal-kamra. Element ta 'tisħin tajjeb iżomm il-forma tiegħu anke f'temperaturi għoljin. Min-naħa l-oħra, id-duttilità hija wkoll proprjetà mekkanika ideali, speċjalment għall-elementi tat-tisħin tal-metall. Id-duttilità tippermetti li materjal jinġibed f'ħajta u jiġi ffurmat mingħajr ma taffettwa s-saħħa tat-tensjoni tiegħu.
Punt tat-tidwib: Minbarra t-temperatura ta 'ossidazzjoni miżjuda b'mod sinifikanti, il-punt tat-tidwib ta' materjal jillimita wkoll it-temperatura operattiva tiegħu. Iċ-ċeramika ġeneralment għandha punt ta 'tidwib ogħla minn ħiters tal-metall.