Нить накаливания
Поджигать спичками хлопотно. К тому же иногда лучше это делать с безопасного расстояния. Поджигать стопином можно, но есть и другой вариант. Это – нить накаливания:
… по форме и содержанию точно такая же как в лампочке и водонагревателе.
Под действием электрического тока спираль должна нагреваться.
Теплоотдача проводника (в ваттах):
где I – протекающий по проводнику ток, а R – сопротивление куска проволоки.
Теоретически всё просто:
… т.е достаточно взять батарейку с большим вольтажом, тогда она выдаст нужный большой ток при малом сопротивлении.
Проблема в том, что такая батарейка на 9 вольт:
… выдает ток короткого замыкания (т.е когда вообще ничего не подключено, т.е сопротивление R=0) = 0.21A и больше из неё не выжать не смотря на перспективные с виду 9 вольт.
У стандартных пальчиковых аккумуляторов с отдаваемым током намного лучше:
Довольно сложно измерять точно, но пусть это будет 1.38 вольт 2.47 ампер. Цифры прыгают и я не возьмусь так сразу сказать почему 4 последовательных аккумулятора выдали вполне понятные 5.49 вольт но 4.26 ампер.
Измерить сопротивление проводника ещё сложнее. В данном случае выдаётся что-то в диапазоне от 15 до 120. Потому давно вычисляю это сопротивление по падению напряжения на проводнике и протекающему через него току. Здесь было сделано также, но вначале всё-таки, было вычислено теоретическое сопротивления такого куска нихрома:
https://bourabai.ru/toe/resistance.htm
Кроме нихромовой нити тут есть ещё медный провод, но его удельное сопротивление мало (0.0175), а поперечное сечение S велико. Току легко подтискиваться через «широкую трубу» потому сопротивление там мало и им можно пренебречь.
При подключении четырёх аккумуляторов получился ток 2.83 ампера, а падение напряжения на нити 2.27 вольт. Вычисляемое по формуле сопротивление нити R=U/I = 2.27/2.83=0.802 Ом довольно загадочным образом совпало. Точное совпадение случайно но оно свидетельствует о том, что ни порядок ни размерность нигде не перепутаны.
Раз так, то теплоотдача по первой формуле P= 2.83A*2.83A*0.802Oм=6.424 Вт
Следующий вопрос: Насколько нагрелась нить?
Сразу напишу, что не только поджечь бумагу но и расплавить олово для припоя мне не удалось, т.е 100 градусов не было.
Жизнь, видимо, сложнее но простенькая формула такая:
http://www.electrik.org/forum/index.php?showtopic=42047&st=0
Здесь появились теплоемкость нихрома (с) и его масса (m)
Получается что нагрев был на 60 градусов, т.е до 80, чего достаточно чтобы обжечь руку но недостаточно чтобы расплавить олово. Похоже.
Интересно что исправляется ситуация, похоже, довольно просто. Достаточно взять нить с сечением 0.3мм. Сопротивление R возрастёт до 2.23 Ом. Ток, который должен быть при таком сопротивление I = U(=5.49)/R(=2.23)=2.46А – не намного меньше того, что было.
Теплоотдача P=2.46А*2.46А*2.23Ом=13.53Вт (m=8.8*10^(-5), c*m=0.0396)
Температура должна возрасти на 341 градус. Вроде бы должно хватить на то чтобы поджечь бумагу даже если часть тепла (за счёт теплопроводности) уйдёт в воздух.
|