Kas yra atsparus šildymas?

Atsparus šildymas yra procesas, kurio metu šiluminė energija gaminama elektros srovę leidžiant per tam skirtą laidininką. Atsparumas, kurį laidininkas siūlo srovei pratekėti, sukelia joje reakciją atominiu lygiu, taip gamindamas energiją ir išskirdamas šilumą. Šiai reakcijai taikomas mokslinis ryšys, žinomas kaip pirmasis Džaulio dėsnis, pagal kurį proceso metu susidarančios šilumos kiekis priklauso nuo laidininko varžos ir srovės dydžio pusiausvyros. Atsparus šildymas yra viena iš dažniausiai naudojamų šilumos gamybos formų ir yra plačiai naudojama buityje ir pramonėje. Atsparinis šildymas yra visų grandinių, kuriose elektros srovė susiduria su varža, produktas; nors jis turi daug naudingų naudojimo būdų, jei nevaldomas, jis gali sugadinti arba sugadinti elektros įrangą.

Kiekvienas, kuris vėsų vakarą naudojosi virduliu, skrudintuvu ar baro šildytuvu, susipažino su atspariu šildymu. Priešpriešinio šildymo poveikį XX a. viduryje pirmą kartą pastebėjo Jamesas Prescottas Joule’as, ir šis reiškinys greitai tapo vienos plačiausiai visų laikų šildymo formų kertiniu akmeniu. Pagrindinis varžos šildytuvų principas yra susijęs su reakcija, atsirandančia, kai elektros srovės elektronų srautas susiduria su laidininko jonų struktūra. Dėl elektronų ir jonų susidūrimų dalis pagreitintų elektronų energijos išsiskiria šiluminės energijos pavidalu. Jei padidės srovės tekėjimas arba laidininko varža, padidės ir generuojamos šilumos kiekis.

Atsparūs šildytuvai dažniausiai būna ritės arba spiralės pavidalo arba specialiai suprojektuota varžinė viela, įterpta į karščiui atsparų izoliacinį pagrindą arba suvyniota ant jo. Dauguma varžos kaitinimo elementų yra tokio tipo, o labiausiai paplitę izoliatoriai yra daug aliuminio oksido turinti keramika. Dažniausias metalo derinys gaminant laidą, naudojamą varžiniam šildymui, yra nikelio ir chromo lydinys. Vidutinė šių lydinių sudėtis yra atitinkamai 60/16 % bendro naudojimo ir 80/20 % aukščiausios klasės laidininkų. Nikelio chromo 60 lydinys yra plačiausiai naudojamas iš dviejų ir gali atlaikyti 1850 °F (1000 °C) temperatūrą, nesuglebdamas ar nedeformuodamas.

Nors atsparus šildymas yra akivaizdžiai naudingas, reiškinys gali turėti katastrofiškų padarinių, kai nekontroliuojamas. Visi elektros laidininkai gamina šilumą iki tam tikro laipsnio; kai grandinės arba įranga perkraunama, išsiskirianti šiluma gali smarkiai sugadinti ar net sugadinti prietaisą. Elektros gaisrai taip pat yra dažnas nekontroliuojamo pasipriešinimo šildymo rezultatas.