Courant élevé faisant fondre une clé

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Juste un couple de gars qui font des choses amusantes avec un transformateur bricolage à très haute intensité . L'une des choses consiste à mettre une clé sur une brique et à toucher les deux extrémités avec un câble en cuivre extrêmement épais transportant plusieurs milliers d'ampères.

La clé devient alors rouge et fond. Et ici nous arrivons à la question:

Pourquoi la clé devient-elle rouge chaude aux extrémités, puis vers le centre? J'aurais pensé qu'un courant uniforme l'aurait chauffé uniformément

current resistance

— Dirk Bruere
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Avant de cliquer sur le lien "Je parie que c'est l'induction photonique". [cliquez] "Yep"

— Connor Wolf

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En regardant la vidéo, je vois que les parties les plus étroites de la clé chauffent en premier. C'est tout à fait prévu.

— Hot Licks

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Les points de contact chauffent, mais pas suffisamment pour les faire virer au rouge. Plus la chaleur provient de la section mince. Lorsque les deux sources chauffent le métal, il devient plus chaud que le reste de la section mince, provoquant une augmentation de la résistance au fur et à mesure qu'il se réchauffe, produisant un chauffage plus localisé (rétroaction positive), etc., de sorte que les extrémités de la section mince deviennent d'abord chaudes et la zone chaude se propage vers le centre de la section mince.

Il peut ne prendre qu'une différence de température relativement faible pour démarrer la rétroaction positive dans une section donnée. Voir, par exemple, cette courbe.

— Spehro Pefhany
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Ne serait-ce pas une boucle de rétroaction négative? Lorsque la température augmente, la résistivité augmente également.

— Todd Sewell

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@ToddSewell Considérons une zone de coupe transversale A de la clé de longueur x. Un courant que je coule. La puissance dissipée dans ce segment est I ^ 2 * rho * x / A. Plus la résistivité rho est élevée et plus la section transversale est basse, plus la puissance est dissipée dans cette tranche. Ou pour voir les choses autrement si vous mettez une résistance de 1 ohm en série avec une résistance de 1K sur le secteur, le 1 ohm restera froid et le 1K deviendra très chaud.

— Spehro Pefhany

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Ah bien sûr, il faut regarder le pouvoir, je pensais au courant. Merci!

— Todd Sewell

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@ToddSewell en raison de et le courant est constant, la boucle de rétroaction est positive.

P = R I^{2}

$P=RI^2$

— Crowley

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La densité de courant où vous entrez en contact est beaucoup plus grande que la densité de courant quelques centimètres plus loin dans la clé / clé. Voilà un point.

La résistance de contact est beaucoup plus grande là où les fils de cuivre entrent en contact.

Ces deux points rendent la clé plus chaude aux extrémités en premier.

— Andy aka
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La résistance la plus élevée se situe, initialement, aux points de connexion de vos conducteurs. En règle générale, l'acier à haute teneur en carbone a un coefficient de température (NTC) de résistance légèrement négatif, ce qui signifie que la résistance diminue à mesure que la température augmente, donc une fois que la clé chauffe, la résistance chute sur toute la longueur à un niveau plus uniforme.

— JRaef
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La loi d'Ohm y fonctionne de l'une de ses manières les plus pédagogiques.

La chaleur de Joule peut être calculée comme où U est la chute de tension sur la pièce et I est un courant qui la traverse.

P = U I

$P=UI$

La loi d'Ohm dit

R = \frac{U}{I} .

$R=\frac UI.$

Ensemble, nous savons qu'une source d'alimentation à courant élevé a été utilisée. La résistance et le courant sont donc connus et nous avons suffisamment d'informations pour estimer la puissance de chauffage comme

P = R I^{2} .

$P=RI^2.$

La résistance la plus élevée se situe au contact entre la clé et les pinces et la section transversale y est également la plus faible, c'est pourquoi la lueur a commencé là et s'est propagée à travers la clé entière.

Cela signifie:

le courant plus élevé, la puissance de chauffage plus élevée et donc la température plus élevée
plus la résistance est élevée, plus la puissance de chauffage est élevée. (Il faut fournir une tension plus élevée pour maintenir le même courant)

Aditionellement:

les métaux ont une résistance plus élevée lorsqu'ils sont chauffés, donc les pièces chaudes sont chauffées encore plus
Plus le conducteur est fin et long, plus sa résistance est élevée, donc la partie étroite est chauffée plus
La partie la plus mince a un poids plus petit, donc sa température augmente encore plus rapidement,
Les métaux ont généralement une conductivité thermique plus élevée, de sorte que la chaleur se propage à travers la clé augmentant efficacement la résistance dans les parties "plus froides".

— Crowley
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Courant élevé faisant fondre une clé - que se passe-t-il?