只有几个人用 DIY 低压超大电流变压器做有趣的事情。其中一件事是将扳手放在砖头上,然后用一根承载数千安培的极粗铜电缆接触两端。
然后扳手变得炽热并熔化。在这里,我们提出了一个问题:
为什么扳手在末端先变红,然后再向中心变红?我原以为均匀的电流会均匀加热它
只有几个人用 DIY 低压超大电流变压器做有趣的事情。其中一件事是将扳手放在砖头上,然后用一根承载数千安培的极粗铜电缆接触两端。
然后扳手变得炽热并熔化。在这里,我们提出了一个问题:
为什么扳手在末端先变红,然后再向中心变红?我原以为均匀的电流会均匀加热它
接触点有热量,但不足以使它们变红。更多的热量来自薄的部分。当两个源都加热金属时,它会比薄部分的其余部分更热,导致电阻在加热时上升,产生更多的局部加热(正反馈),依此类推,所以薄部分的末端首先变热,然后热区向薄截面的中心传播。
在给定部分开始正反馈可能只需要相对较小的温差。例如,参见这条曲线。
您接触的电流密度远大于进入扳手/扳手几厘米处的电流密度。这是一点。
在铜线接触的地方,接触电阻要大得多。
这两点都使扳手首先在末端变热。
最初,最高电阻位于导体连接的点。一般来说,高碳钢的电阻温度系数 (NTC) 略为负,这意味着电阻会随着温度的升高而降低,因此一旦扳手变热,整个长度上的电阻就会下降到更均匀的水平。
欧姆定律以其最具教育意义的方式之一在那里发挥作用。
焦耳热可以计算为 $$P=UI$$ 其中 U 是零件上的电压降,I 是通过它的电流。
欧姆定律说 $$R=\frac UI.$$
综上所述,我们知道使用了大电流电源。因此,电阻和电流是已知的,我们有足够的信息来估计加热功率为 $$P=RI^2.$$
最高电阻在扳手和夹具之间的接触处,并且横截面也最低,这就是为什么发光从那里开始并通过整个扳手传播的原因。
这意味着:
此外: