加热元件的电阻

电器工程 电阻器
2022-01-30 17:34:25

加热元件的电阻会非常高还是非常低?(这篇文章中的所有评论都是基于每种情况下的电压相同的事实)我原以为更高的电阻会导致更多的热量损失,但我被告知电流越大,更多的能量因热而损失。因此,较低的电阻会释放更多的热量。

4个回答

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

图 1. 添加更多电阻器会增加还是减少产生的总热量?

我原以为更高的电阻会导致更多的热量损失......

  • 应该直观的是,我们应用于图 1 电路的并联电阻越多,电阻就越低。
  • 给定您问题中指定的恒定电压,无论有多少分支,通过每个分支的电流都应该是直观的。*
  • 然后我们可以看到,如果有n 个并联电阻,总功耗将是一个电阻功耗的n倍。

因此,较低的电阻值将导致更多的功率耗散或热损失。

在数学上,这可以从功率方程看出,对于给定的电压,耗散的功率与电阻成反比P=V2R


*当然,真正的电源在电压开始下降之前可以产生多少电流是有限制的。

这取决于:

  • 如果连接到理想的恒压源较低的负载电阻将导致较高的负载功率
  • 如果连接到理想的恒流源更高的负载电阻将导致更多的负载功率。

通常可以将实际电源视为具有(相当低的)内部串联电阻的理想恒压源。在这种情况下,大多数负载功率是由等于电源内部串联电阻的负载电阻引起的。
这个事实被称为最大功率传输定理

热量输出由功率 P 定义,功率本身由元件两端的电压降和通过它的电流定义:PVIP=VI

如果您有所需的特定热量输出和输入电压,您可以通过插入欧姆定律计算出所需的电阻。

P=VA=VVR

因此,降低电阻会增加热量输出。

更令人困惑的是,如果您有一个标称恒定电压源和固定源电阻,那么可能散发的热量多于光,那么负载电阻将具有最大功率。请注意,通常这比您在主电源上使用的电阻低得多

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

在上述电路中,电流为V1/(Rs+RL),因此负载中的功率为:

PL=RLV12RS+RL

您可以通过检查分子和分母直观地看到,如果 RL 非常低非常高,则功率接近于零。

事实上,它在处是最大值,其中负载电阻等于源电阻。一半的功率在源电阻中损失。RL=RS

更一般地说,最大功率传输是源阻抗等于负载阻抗时。