L'alta corrente scioglie una chiave: cosa sta succedendo?

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Solo un paio di ragazzi che fanno cose divertenti con un trasformatore di corrente molto alto a bassa tensione fai-da-te . Una delle cose è mettere una chiave su un mattone e toccare le due estremità con un cavo di rame estremamente spesso che trasporta diverse migliaia di ampere.

La chiave diventa quindi rovente e si scioglie. E qui arriviamo alla domanda:

Perché la chiave diventa prima rovente alle estremità e poi verso il centro? Avrei pensato che una corrente uniforme l'avrebbe riscaldata in modo uniforme

current resistance

— Dirk Bruere
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Prima di fare clic sul collegamento "Scommetto che è l'induzione fotonica". [clic] "Sì"

— Connor Wolf,

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Guardando il video vedo che le parti più strette della chiave si riscaldano per prime. Questo è del tutto previsto.

— Hot Licks,

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C'è riscaldamento dai punti di contatto, ma non abbastanza per farli diventare rossi. Più calore viene dalla sezione sottile. Laddove entrambe le fonti riscaldano il metallo, questo diventa più caldo del resto della sezione sottile, causando l'aumento della resistenza mentre si riscalda, producendo un riscaldamento più localizzato (feedback positivo) e così via, quindi le estremità della sezione sottile si riscaldano prima e l'area calda si propaga verso il centro della sezione sottile.

Potrebbe essere necessaria solo una differenza di temperatura relativamente piccola per avviare il feedback positivo in una determinata sezione. Vedi, ad esempio, questa curva.

— Spehro Pefhany
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Non sarebbe un circuito di feedback negativo? All'aumentare della temperatura aumenta anche la resistività.

— Todd Sewell,

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@ToddSewell Considera un'area della sezione trasversale A della chiave di lunghezza x. Sta scorrendo una corrente. La potenza dissipata in quel segmento è I ^ 2 * rho * x / A. Maggiore è la resistività rho e minore è l'area della sezione trasversale, maggiore è la potenza dissipata in quella sezione. O a guardarlo in un altro modo se metti una resistenza da 1 ohm in serie con una resistenza da 1K attraverso la rete, l'1 ohm rimarrà freddo e l'1K diventerà molto caldo.

— Spehro Pefhany,

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Ah, certo, dobbiamo guardare al potere, stavo pensando alla corrente. Grazie!

— Todd Sewell,

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@ToddSewell a causa di e la corrente è costante, il circuito di feedback è positivo.

P = R I^{2}

$P=RI^2$

— Crowley,

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La densità attuale in cui si entra in contatto è molto maggiore della densità corrente un paio di cm più avanti nella chiave / chiave inglese. Questo è un punto.

La resistenza di contatto è molto maggiore laddove i fili di rame entrano in contatto.

Entrambi questi punti fanno diventare la chiave più calda alle estremità prima.

— Andy aka
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La massima resistenza è, inizialmente, nei punti in cui i conduttori si collegano. Come regola generale lorda, l'acciaio ad alto tenore di carbonio ha un coefficiente di temperatura leggermente negativo (NTC) di resistenza, il che significa che la resistenza diminuisce all'aumentare della temperatura, quindi una volta che la chiave si riscalda, la resistenza scende su tutta la lunghezza a un livello più uniforme.

— JRaef
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La legge di Ohm funziona lì in uno dei suoi modi più educativi.

Il calore di Joule può essere calcolato come cui U è la caduta di tensione sulla parte e I è una corrente attraverso di essa.

P = U I

$P=UI$

La legge di Ohm dice che

R = \frac{U}{I} .

$R=\frac UI.$

Mettendo insieme questo sappiamo che è stata utilizzata una fonte di alimentazione ad alta corrente. La resistenza e la corrente sono pertanto note e disponiamo di informazioni sufficienti per stimare la potenza di riscaldamento come

P = R I^{2} .

$P=RI^2.$

La massima resistenza è al contatto tra la chiave inglese e le pinze e anche l'incrocio è più basso lì, ecco perché il bagliore è iniziato lì e si è propagato attraverso l'intera chiave inglese.

Questo significa:

la corrente più alta, la potenza di riscaldamento maggiore e quindi la temperatura più elevata
maggiore è la resistenza, maggiore potenza di riscaldamento. (È necessario fornire una tensione più elevata per sostenere la stessa corrente)

Inoltre:

i metalli hanno una maggiore resistenza quando riscaldati, quindi le parti calde vengono riscaldate ancora di più
Più sottile e lungo è il conduttore, maggiore è la resistenza che ha, quindi la parte stretta viene riscaldata di più
La parte più sottile ha un peso inferiore, quindi la sua temperatura aumenta ancora più velocemente,
I metalli di solito hanno una maggiore conduttività termica, quindi il calore si diffonde attraverso la chiave aumentando efficacemente la resistenza nelle parti "più fredde".

— Crowley
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