A resistência dos condutores metálicos, a partir de hastes de metal, fios e filamentos, depende de um composição do material, área da seção transversal e temperatura operacional no fluxo de corrente de estado estacionário condições. A resistência dos condutores metálicos aumenta com a temperatura, o que permite uma temperatura máxima em relação à potência com os fios de níquel-cromo usados nas resistências de aquecedores elétricos. Conhecer o fluxo de energia permite o cálculo da resistência de um fio a uma dada tensão de trabalho, ou um aproximação da temperatura com base em valores comparativos de resistência se o tipo de metal que forma o fio for conhecido.
O mesmo elemento de fogão em uma configuração de controle inferior consome 1200 W de potência. Neste nível, o controle de temperatura do fogão reduz a tensão no elemento para 130 V. Com essas informações, você pode calcular a resistência nesta configuração e aproximar a temperatura mais baixa do elemento.
Calcule o fluxo de corrente elétrica em amperes, dividindo a potência pela voltagem
I = \ frac {1200} {130} = 9,23 \ text {A}
Calcule a resistência do fio do elemento dividindo a tensãoVpela correnteeu
R = \ frac {V} {I} = \ frac {130} {9,23} = 14,08 \ Omega
Calcule a mudança de temperatura resultando na menor resistência do elemento. Se a condição inicial for 1600 ° F (vermelho cereja), a temperatura pode ser calculada a partir do coeficiente de temperatura da fórmula de resistência
R = R_ {ref} (1+ \ alpha (T-T_ {ref}))
OndeRé a resistência à temperatura,T, Rref é a resistência em uma temperatura de referência,Tref, eαé o coeficiente de temperatura de resistência do material.
Resolvendo paraT, Nós temos
T = T_ {ref} + \ frac {1} {\ alpha} \ bigg (\ frac {R} {R_ {ref}} - 1 \ bigg)
Para fio de nicromo,α= 0,00017 Ω / ° C. Multiplicando isso por 1,8, obtemos a variação da resistência por ° F. Para fio de nicromo, isso se torna,α= 0,00094 Ω / ° F. Isso nos diz o quanto a resistência muda por aumento de grau. Substituindo esses valores, obtemos
T = 1600 + \ frac {1} {0,00094} \ bigg (\ frac {14,08} {22,04} -1 \ bigg) = 1215,8 ^ {\ text {o}} \ text {F}
A configuração de potência reduzida resulta em uma temperatura mais baixa do fio de nicromo de 1.215,8 ° F. As bobinas do fogão aparecerão em um vermelho opaco na luz do dia normal, em comparação com o vermelho cereja brilhante em sua configuração mais alta. Embora centenas de graus abaixo, ainda está quente o suficiente para causar queimaduras graves.
Coisas que você precisa
- Calculadora
- Gráfico de cores de metais aquecidos
- Tabela de coeficientes de resistência de temperatura para diferentes metais
Pontas
Sempre tenha os potes de tamanho correto com bastante líquido em elementos moderadamente alimentados para evitar temperaturas de elemento incandescente.
Avisos
Nunca coloque objetos em cima de fogões elétricos, mesmo quando estão frios e desligados.