Resistenza di un elemento riscaldante

Un elemento riscaldante avrebbe una resistenza molto alta o una resistenza molto bassa? (Tutti i commenti in questo post si basano sul fatto che la tensione è la stessa per ogni situazione) Avrei pensato che una maggiore resistenza avrebbe comportato una maggiore perdita di calore, ma mi è stato insegnato che la corrente, la più energia viene persa per riscaldare. Pertanto, una resistenza inferiore rilascerebbe più calore.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Figura 1. L'aggiunta di più resistori aumenta o diminuisce il calore totale prodotto?

Avrei pensato che una maggiore resistenza avrebbe comportato una maggiore perdita di calore ...

• Dovrebbe essere intuitivo che più resistenze parallele applichiamo al circuito di Figura 1 più bassa diventa la resistenza.
• Data una tensione costante come specificato nella tua domanda, dovrebbe anche essere intuitivo che la corrente attraverso ogni ramo sarà la stessa, indipendentemente da quanti rami. *
• Possiamo quindi vedere che con n resistori paralleli la potenza totale dissipata sarà n volte la potenza dissipata con un resistore.

Pertanto, un valore di resistenza inferiore comporterà una maggiore dissipazione di potenza o perdita di calore.

Matematicamente questo può essere visto dall'equazione del potere $P = \frac {V^2}{R}$che, per una data tensione, la potenza dissipata è inversamente proporzionale alla resistenza.

* Un vero alimentatore avrà ovviamente un limite a quanta corrente può produrre prima che la tensione inizi a calare.

Dipende:

• se è collegato a una fonte di tensione costante ideale : una resistenza di carico inferiore causerà una potenza di carico maggiore
• se collegato a una sorgente di corrente costante ideale : una maggiore restrizione del carico causerà una maggiore potenza di carico.

Spesso le fonti di energia pratiche possono essere trattate come una fonte di tensione costante ideale con una resistenza interna (piuttosto bassa). In tal caso la maggior parte della potenza di carico è causata da una resistenza di carico pari alla resistenza in serie interna della fonte di alimentazione.
Questo fatto è chiamato il Teorema del trasferimento di massima potenza .

L'emissione di calore è definita dalla potenza $P$ che è esso stesso definito dalla caduta di tensione $V$ attraverso l'elemento e la corrente $I$ attraverso esso: $P = V*I$.

Se hai una potenza termica specifica che desideri e una tensione di ingresso, puoi capire la resistenza necessaria inserendo la legge di Ohm.

$P = V*A = \frac{V* V}{R}$

Quindi diminuendo la resistenza aumenta la potenza termica.

Per confondere ulteriormente le cose, forse perdere più calore della luce, se si dispone di una sorgente di tensione nominale costante con una resistenza di sorgente fissa ci sarà una resistenza di carico che ha una potenza massima. Si noti che di solito quel modo la resistenza inferiore a quello che si usa (diciamo) sulla rete.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Nel circuito sopra, la corrente è V1 / (Rs + RL), quindi la potenza nel carico è:

$P_L = \frac{R_L\cdot V_1^2}{R_S+R_L}$

Puoi vedere intuitivamente ispezionando il numeratore e il denominatore che se RL è molto basso o è molto alto la potenza si avvicina allo zero.

In realtà è un massimo a $R_L = R_S$, dove la resistenza del carico è uguale alla resistenza della sorgente. Metà della potenza viene persa nella resistenza della sorgente.

Più in generale, il massimo trasferimento di potenza è quando l'impedenza della sorgente è uguale all'impedenza di carico.

Un elemento riscaldante non ha resistenza "molto alta" né "molto bassa".

L'energia totale dissipata dal circuito è proporzionale alla corrente, quindi la resistenza dell'elemento riscaldante deve essere abbastanza bassa da assorbire corrente sufficiente per generare abbastanza calore.

Tuttavia, dell'energia totale dissipata dal circuito, la porzione di energia dissipata da ciascuna parte è proporzionale alla sua resistenza, quindi la resistenza dell'elemento riscaldante deve essere abbastanza alta da consentire la dissipazione della maggior parte dell'energia dall'elemento riscaldante stesso invece, ad esempio, del cablaggio nei muri.

Se si collega un elemento riscaldante alla rete elettrica a parete, è presente un interruttore che limita la corrente in modo che il cablaggio non diventi troppo caldo. Un elemento riscaldante progettato per fornire il massimo calore (ad esempio in un bollitore) assorbirà quanta più corrente possibile rimanendo al sicuro al di sotto di tale limite.

Dipende dalla fonte di alimentazione. Se ciò offre una tensione ragionevolmente costante, come molti altri, allora una resistenza inferiore aumenta la corrente, il che aumenta la dissipazione di potenza e quindi il calore.

Poiché il riscaldamento di solito richiede molta energia (rispetto all'elettronica) di solito ha bisogno di un alimentatore abbastanza buono, come una grande batteria al piombo o agli ioni di litio se è portatile - e quelle sono fonti di tensione ragionevolmente buone.

Quindi, se hai qualche mezzo di controllo - come PWM, o un interruttore on-off termostatico, fai un leggero errore sul lato inferiore della resistenza per ottenere un po 'più di energia del necessario e regola quella potenza per ottenere la giusta temperatura.

Se avessi una buona sorgente di corrente costante, l'aumento della resistenza aumenterebbe la tensione e ciò aumenterebbe la potenza. Ma quelli sono piuttosto rari in pratica.

Vuoi una resistenza alta o bassa?

Dipende dalla tua fonte di energia. Se vuoi il calore, vuoi il potere e il potere lo è

Quindi se hai una fonte di corrente costante vuoi un'alta resistenza. Tuttavia, la maggior parte dei riscaldatori viene fornita con una tensione costante, quindi richiederebbe una resistenza inferiore.

Se la fonte di alimentazione è CA, ricordarsi di utilizzare la figura RMS per la corrente o la tensione, come appropriato.

Dipende da quali sono i tuoi maggiori problemi nell'alimentazione di quel riscaldatore.

Se hai problemi con la resistenza dell'alimentazione (ad es. Fili lunghi o sottili, alta resistenza interna) scegli un'opzione di alta resistenza, alta tensione e bassa corrente.

Se hai problemi con l'isolamento (ad es. Non c'è abbastanza spazio per l'isolamento spesso o il riscaldatore non può essere ben isolato dai potenziali utenti che lo toccano), allora scegli una configurazione a bassa resistenza, bassa tensione e alta corrente.

È un equilibrio tra quei due. In realtà, scegli la tensione che hai a portata di mano (ad es. I tram più vecchi usano riscaldatori collegati direttamente alla tensione di linea, sia essa 600 V, 800 V o qualsiasi altra tensione su cui il resto del tram funziona. Quelli più moderni utilizzano off- riscaldatori da scaffale 220V, perché oggi è più economico progettare un convertitore di tensione che progettare un nuovo riscaldatore). L'unica eccezione è quando devi proteggerti dal toccare, quindi riduci la tensione a un livello sicuro e lavori con quello.

Non so se questo aiuta, ma ho appena messo il mio multimetro su un elemento bollitore 220-240V 1850-2200W e ho ottenuto ~ 27 ohm.

Ps elettronica non è il mio punto di forza