Ce este încălzirea cu rezistență?

Încălzirea prin rezistență este un proces în care energia termică este produsă prin trecerea unui curent electric printr-un conductor special conceput. Rezistența pe care conductorul o oferă trecerii curentului provoacă o reacție în interiorul acestuia la nivel atomic, producând astfel energie și eliberând căldură. Această reacție este supusă unei relații științifice cunoscute sub numele de prima lege a lui Joule, care vede cantitatea de căldură generată de proces dependentă de echilibrul dintre rezistența conductorului și magnitudinea curentului. Încălzirea prin rezistență este una dintre cele mai frecvent utilizate forme de generare de căldură și se găsește într-o gamă largă de aplicații casnice și industriale. Încălzirea cu rezistență este un produs al tuturor circuitelor în care curentul electric întâmpină rezistență; deși are multe utilizări benefice, poate deteriora sau distruge echipamentele electrice dacă nu este controlată.

Oricine a folosit un ceainic, un prăjitor de pâine sau un încălzitor de bar într-o seară răcoroasă a făcut cunoștință cu încălzirea cu rezistență. Efectele încălzirii prin rezistență au fost observate pentru prima dată la mijlocul anilor 1800 de către James Prescott Joule, iar fenomenul a devenit rapid piatra de temelie a uneia dintre cele mai utilizate forme de încălzire din toate timpurile. Principiul de bază al încălzitoarelor cu rezistență se concentrează în jurul reacției cauzate atunci când fluxul de electroni de curent electric întâlnește structura ionică a conductorului. Ciocnirile electron/ion care rezultă văd o parte din energia electronilor accelerați eliberată sub formă de energie termică. Dacă fluxul de curent sau rezistența conductorului crește, la fel va crește și cantitatea de căldură generată.

Încălzitoarele cu rezistență iau cel mai frecvent forma unei bobine sau a unei spirale sau a unui fir rezistiv special conceput încorporat sau înfășurat pe un substrat izolator rezistent la căldură. Cele mai multe elemente de încălzire cu rezistență sunt de acest tip, materiale precum ceramica cu conținut ridicat de alumină fiind cei mai obișnuiți izolatori. Cea mai comună combinație de metal în fabricarea sârmei utilizate la încălzirea cu rezistență este un aliaj de nichel și crom. Compoziția medie a acestor aliaje variază între 60/16% pentru utilizări generale și, respectiv, 80/20% pentru conductoarele high end. Aliajul de nichel crom 60 este cel mai utilizat dintre cele două și poate rezista la temperaturi de 1850°F (1000°C) fără a se lăsa sau se deforma.

Deși încălzirea cu rezistență este în mod evident benefică, fenomenul poate avea efecte catastrofale atunci când este necontrolat. Toți conductorii electrici generează căldură într-o anumită măsură; atunci când circuitele sau echipamentele devin supraîncărcate, căldura generată poate deteriora grav sau chiar distruge un aparat. Incendiile electrice sunt, de asemenea, un rezultat comun al încălzirii cu rezistență necontrolată.