Elektrické obvody vo vašom mobilným telefónom , chladničkou , stolová lampa a všetko ostatné elektronická boli navrhnuté v súlade s určitými pravidlami . Pravidlá upravujú veci , ako je to , čo príkon žiarovky je možné dať do zásuvky , ako hrubé drôty vykoná byť a ako dlho drôty môžu byť . Pravidlá sú určené na ochranu vodičov od dobývania príliš horúco .
práčke množstvo drôt sa ohreje , závisí na množstve bežnej prevádzky cez neho a odporu drôtu . Odpor drôtu závisí na jeho geometrii : dlhšia drôty majú vyššiu odolnosť , zatiaľ čo drôty väčších priemerov majú nižší odpor . Odpor drôtu závisí aj od materiálu , z ktorého je vyrobený z : rovnaký tvar drôtu z hliníka alebo zo striebra bude mať iný odpor . Ak chcete zistiť aktuálny nosnosť striebra , budete musieť prísť na to , ako veľmi aktuálne striebro môže vykonávať skôr , než sa dostane príliš horúci . Pokyny dovolená 1
Zhromažďovať informácie o vlastnostiach striebra . Budete potrebovať odpor , ktorý udáva , koľko materiál odoláva elektrického prúdu ; hustota hmoty , ktorá je meradlom toho , ako ťažké je určité množstvo materiálu ; . a merné teplo , ktoré merajú , ako ľahko materiálu sa zmení teplota , keď sa absorbuje energiu
Podľa Periodictable.com , určiť odpor striebra výpočtom : rho_r , je 1,6 x 10 ^ -8 m – ohm ; hustota hmoty , rho_m , je 10,49 g /cm ^ 3 ; merné teplo , C , je 235 joulov /kg – Kelvin .
2
Definujte geometriu vášho strieborného drôtu . Odpor závisí na geometrii .
Napríklad , mohli by ste mať 30cm kus 20 meradla drôtu , ktorý má rozlohu 0,5 štvorcových milimetrov .
3
Vypočítajte odpor vášho drôtu . Odpor je daná časy rezistivita dĺžka /oblasti . Odolnosť určuje , koľko energie bude absorbované drôtu , keď prúd prechádza . Pre príklad , R = rho_r XL /oblasti = 1,6 x 10 ^ -8 m – ohm x 0,3 m /( 5 x 10 ^ -7 m ^ 2 ) = 9.6 x 10 ^ -4 ohmov .
4
Vypočítajte maximálnu prípustnú teplotu . Táto teplota môže byť teplota topenia izolácie drôtu , teplota vznietenia na doske s plošnými spojmi , alebo — v extrémnom prípade je to možné — teplota topenia materiálu . V tomto príklade predpokladajme , že maximálna teplota je 200 ° C , bežné teploty hodnotenia pre izoláciu .
5
zistiť , ako zmeny teploty , ako vaša drôt absorbuje energiu . Budete výpočtu energie drôt absorbuje v jouloch , na jednotku energie . Vypočíta sa zvýšenie teploty za Joule energie v drôtu . Vzostup teploty je daná prevrátenou doby tepelnej kapacity hmotnosť drôtu , ktorý je rho_m x dĺžka x plocha .
Pre príklad , drôt má hmotnosť rho_m x dĺžka x ploche = . 0105 kg /cm ^ 3 x 30 cm x 0,005 cm ^ 2 = 0,0016 kg . Vynásobte to o tepelnej kapacite a inverzii výsledku dostať teplotný koeficient , TK : 1 /( 235 J /kg K – x 0,0016 kg ) = 2,6 K /J. To znamená , že drôt bude nárast teploty o 2,6 kelvin ( ktorý je rovnaký ako 2,6 stupňov C ) pre každý joule energie rozptýleného vo vedení
6 Teplo je nepriateľom elektrických obvodov : . Prehriaty vodič môže dôjsť k poškodeniu obvodu alebo dokonca začať horieť .
Vypočítajte množstvo prúdu drôt môže vziať pred dosiahnutím maximálnej teploty . Stratový výkon na rezistore je daný aktuálny štvorcové dobe odporu , takže maximálny celkový prúd je daný I_total = sqrt ( ( maximálna teplota – počiatočná teplota ) /( Tc x R ) )
. zistil , že maximálna teplota v kroku 4 , ste našli Tc v kroku 5 , a vypočítaná R v kroku 3. Pre príklad predpokladajme , že okruh začína na 25 ° C , takže maximálny prúd je daný I_total = sqrt ( ( 200. – 25 ) /( 2.6 x 9.6 x 10 ^ -4 ) ) = 265 amper .
7
rozhodnúť , koľko času vodič musí niesť prúd . Rozdelenie celkového prúdu o množstvo času , drôt sa vedie prúd . Napríklad , môžete mať obvod , ktorý pošle prúd cez strieborného drôtu po dobu dvoch minút — 120 sekúnd . Potom maximálny priemerný prúd by to mohlo niesť by byť 265 amps/120 sekúnd : . 2,2 amper