Τι είναι η θέρμανση με αντίσταση;

Η θέρμανση με αντίσταση είναι μια διαδικασία όπου η θερμική ενέργεια παράγεται με τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος μέσω ενός αγωγού που έχει σχεδιαστεί για το σκοπό αυτό. Η αντίσταση που προσφέρει ο αγωγός στη διέλευση του ρεύματος προκαλεί μια αντίδραση μέσα του σε ατομικό επίπεδο, παράγοντας έτσι ενέργεια και απελευθερώνοντας θερμότητα. Αυτή η αντίδραση υπόκειται σε μια επιστημονική σχέση γνωστή ως ο πρώτος νόμος του Joule, ο οποίος βλέπει την ποσότητα της θερμότητας που παράγεται από τη διαδικασία να εξαρτάται από την ισορροπία μεταξύ της αντίστασης του αγωγού και του μεγέθους του ρεύματος. Η θέρμανση με αντίσταση είναι μια από τις πιο συχνά χρησιμοποιούμενες μορφές παραγωγής θερμότητας και απαντάται σε ένα ευρύ φάσμα οικιακών και βιομηχανικών εφαρμογών. Η θέρμανση με αντίσταση είναι προϊόν όλων των κυκλωμάτων όπου το ηλεκτρικό ρεύμα συναντά αντίσταση. αν και έχει πολλές ευεργετικές χρήσεις, μπορεί να βλάψει ή να καταστρέψει τον ηλεκτρικό εξοπλισμό εάν δεν ελεγχθεί.

Όποιος έχει χρησιμοποιήσει βραστήρα, τοστιέρα ή θερμάστρα μπαρ σε ένα ψυχρό βράδυ έχει γνωρίσει τη θέρμανση με αντίσταση. Τα αποτελέσματα της θέρμανσης με αντίσταση παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά στα μέσα του 1800 από τον James Prescott Joule και το φαινόμενο έγινε γρήγορα ο ακρογωνιαίος λίθος μιας από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες μορφές θέρμανσης όλων των εποχών. Η βασική αρχή των θερμαντήρων αντίστασης επικεντρώνεται γύρω από την αντίδραση που προκαλείται όταν η ροή ηλεκτρονίων ηλεκτρικού ρεύματος συναντά τη δομή ιόντων του αγωγού. Οι συγκρούσεις ηλεκτρονίων/ιόντων που προκύπτουν δείχνουν ένα μέρος της ενέργειας των επιταχυνόμενων ηλεκτρονίων που απελευθερώνεται με τη μορφή θερμικής ενέργειας. Εάν η ροή του ρεύματος ή η αντίσταση του αγωγού είναι αυξημένη, το ίδιο θα αυξηθεί και η ποσότητα της θερμότητας που παράγεται.

Οι θερμαντήρες αντιστάσεων συνήθως παίρνουν τη μορφή πηνίου ή έλικας ή ειδικά σχεδιασμένου ωμικού σύρματος που ενσωματώνεται ή τυλίγεται σε ένα ανθεκτικό στη θερμότητα, μονωτικό υπόστρωμα. Τα περισσότερα θερμαντικά στοιχεία αντίστασης είναι αυτού του τύπου με υλικά όπως τα κεραμικά υψηλής αλουμίνας να είναι οι πιο συνηθισμένοι μονωτές. Ο πιο κοινός συνδυασμός μετάλλων στην κατασκευή του σύρματος που χρησιμοποιείται στη θέρμανση με αντίσταση είναι ένα κράμα νικελίου και χρωμίου. Η μέση σύνθεση αυτών των κραμάτων κυμαίνεται μεταξύ 60/16% αντίστοιχα για γενικές χρήσεις και 80/20% για αγωγούς υψηλής ποιότητας. Το κράμα νικελίου χρωμίου 60 είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο από τα δύο και μπορεί να αντέξει θερμοκρασίες 1850°F (1000°C) χωρίς χαλάρωση ή παραμόρφωση.

Αν και η θέρμανση με αντίσταση είναι προφανώς ευεργετική, το φαινόμενο μπορεί να έχει καταστροφικά αποτελέσματα όταν δεν ελεγχθεί. Όλοι οι ηλεκτρικοί αγωγοί παράγουν θερμότητα σε κάποιο βαθμό. όταν τα κυκλώματα ή ο εξοπλισμός υπερφορτώνονται, η θερμότητα που παράγεται μπορεί να βλάψει σοβαρά ή ακόμα και να καταστρέψει μια συσκευή. Οι ηλεκτρικές πυρκαγιές είναι επίσης ένα κοινό αποτέλεσμα της ανεξέλεγκτης θέρμανσης με αντίσταση.