スパナを溶かす大電流-何が起きているのですか？

11

DIYの低電圧、超高電流トランスを使って楽しいことをしているのはほんの数人です。物事の1つは、レンガの上にスパナを置き、数千アンペアを運ぶ非常に厚い銅ケーブルで両端に触れることです。

その後、スパナは赤熱して溶けます。そして、ここで質問に行きます：

なぜスパナは端で最初に赤熱し、その後中央に向かって赤くなるのですか？均一な電流がそれを均等に加熱すると思っていただろう

current resistance

— ダーク・ブリューレ
ソース

11

リンクをクリックする前に、「フォトニックインダクションだと思います」。「うん」[クリック]

— コナーウルフ

2

ビデオを見ると、レンチの最も狭い部分が最初に熱くなることがわかります。これは完全に予想されています。

— ホットリックス

13

接点からの加熱はありますが、接点を赤くするには不十分です。薄いセクションからより多くの熱が発生します。両方のソースが金属を加熱する場合、薄いセクションの残りの部分よりも熱くなり、加熱するにつれて抵抗が上昇し、より局所的な加熱（正のフィードバック）などが生じるため、薄いセクションの端が最初に熱くなり、ホットエリアは薄いセクションの中心に向かって伝播します。

特定のセクションで正のフィードバックを開始するには、温度差が比較的小さい場合があります。たとえば、この曲線を参照してください。

— スペロペファニー
ソース

それは負帰還ループではありませんか？温度が上昇すると、抵抗率も増加します。

— トッドスウェル

1

@ToddSewell長さxのレンチの断面スライス面積Aを考えます。電流Iが流れています。そのセグメントで消費される電力はI ^ 2 * rho * x / Aです。抵抗率rhoが高く、断面積が小さいほど、そのスライスで消費される電力が大きくなります。別の方法で見ると、1オームの抵抗を1K抵抗と直列に接続すると、1オームは冷たくなり、1Kは非常に熱くなります。

— スペロペファニー

1

ああ、もちろん、私たちは力を見る必要があります。私は電流について考えていました。ありがとう！

— トッドスウェル

1

P = R 私^{2}

$P=RI^2$

11

接触する電流密度は、スパナ/レンチの数センチ先の電流密度よりもはるかに大きくなります。それが一つのポイントです。

銅線が接触する場合、接触抵抗ははるかに大きくなります。

これらの点は両方とも、最初にレンチの両端を熱くします。

— アンディ別名
ソース

7

最も高い抵抗は、最初は、導体が接続するポイントです。大まかな一般規則として、高炭素鋼の抵抗値はわずかに負の温度係数（NTC）であり、温度が上昇すると抵抗値が低下するため、レンチが熱くなると、抵抗値が全長にわたって低下し、より均一なレベルになります。

— JRaef
ソース

1

オームの法則は、最も教育的な方法の1つでそこで機能します。

ジュールの熱はとして計算できます

P = うん 私

$P=UI$ ここで、Uは電圧降下、Iは流れる電流です。

R = \frac{うん}{私} 。

$R=\frac UI.$

P = R 私^{2} 。

$P=RI^2.$

最も高い抵抗は、スパナとクランプの間の接触であり、断面も同様に最小です。そのため、そこから光り始め、スパナ全体に伝播しました。

つまり：

より高い電流、より高い火力、したがってより高い温度
より高い抵抗、より高い火力。（同じ電流を維持するには、より高い電圧を供給する必要があります）

さらに：

金属は加熱されると抵抗が高くなるため、高温の部品はさらに加熱されます
導体が細く長いほど抵抗が大きくなるため、狭い部分がより加熱されます
薄い部分は重量が小さいため、温度がさらに速く上昇し、
通常、金属は熱伝導率が高いため、熱がスパナを介して広がり、「はんだ」部分の抵抗が効果的に増加します。

— クローリー
ソース