Widerstand eines Heizelements

Hätte ein Heizelement einen sehr hohen oder einen sehr niedrigen Widerstand? (Alle Kommentare in diesem Beitrag basieren auf der Tatsache, dass die Spannung für jede Situation gleich ist.) Ich hätte gedacht, dass ein höherer Widerstand zu mehr Wärmeverlust geführt hätte, aber mir wurde beigebracht, dass je höher der Strom, desto höher der Strom Durch die Wärme geht mehr Energie verloren. Daher würde ein geringerer Widerstand mehr Wärme abgeben.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Abbildung 1. Erhöht oder verringert das Hinzufügen weiterer Widerstände die insgesamt erzeugte Wärme?

Ich hätte gedacht, dass ein höherer Widerstand zu mehr Wärmeverlust geführt hätte ...

• Es sollte intuitiv sein, dass der Widerstand umso geringer wird, je mehr parallele Widerstände wir auf die Schaltung von 1 anwenden.
• Bei einer konstanten Spannung, wie in Ihrer Frage angegeben, sollte es auch intuitiv sein, dass der Strom durch jeden Zweig gleich ist, egal wie viele Zweige. *
• Wir können dann sehen, dass mit n parallelen Widerständen die gesamte Verlustleistung das n- fache der mit einem Widerstand verbrauchten Leistung beträgt.

Ein niedrigerer Widerstandswert führt daher zu mehr Verlustleistung oder Wärmeverlust.

Mathematisch ist dies aus der Leistungsgleichung ersichtlich$P = \frac {V^2}{R}$

* Ein echtes Netzteil kann natürlich nur begrenzt Strom erzeugen, bevor die Spannung zu sinken beginnt.

Es hängt davon ab, ob:

• Wenn es an eine ideale Konstantspannungsquelle angeschlossen ist : Ein geringerer Lastwiderstand führt zu einer höheren Lastleistung
• Bei Anschluss an eine ideale Konstantstromquelle : Ein höherer Lastwiderstand führt zu mehr Lastleistung .

Praktische Stromquellen können oft wie eine ideale Konstantspannungsquelle mit einem (eher geringen) internen Serienwiderstand behandelt werden. In diesem Fall wird die meiste Lastleistung durch einen Lastwiderstand verursacht , der dem internen Serienwiderstand der Stromquelle entspricht.
Diese Tatsache wird als Maximum Power Transfer Theorem bezeichnet .

$P$$V$$I$$P = V*I$

Wenn Sie eine bestimmte gewünschte Wärmeabgabe und eine Eingangsspannung haben, können Sie den erforderlichen Widerstand ermitteln, indem Sie das Ohmsche Gesetz einstecken.

$P = V*A = \frac{V* V}{R}$

Eine Verringerung des Widerstands erhöht also die Wärmeabgabe.

Um die Dinge weiter zu verwirren, geben Sie möglicherweise mehr Wärme als Licht ab. Wenn Sie eine nominell konstante Spannungsquelle mit einem festen Quellenwiderstand haben, gibt es einen Lastwiderstand mit maximaler Leistung. Beachten Sie, dass dies normalerweise ein viel geringerer Widerstand ist als der, den Sie am Netz verwenden würden.

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In der obigen Schaltung beträgt der Strom V1 / (Rs + RL), daher beträgt die Leistung in der Last:

$P_L = \frac{R_L\cdot V_1^2}{R_S+R_L}$

Sie können intuitiv sehen, indem Sie den Zähler und den Nenner untersuchen, dass die Leistung gegen Null geht , wenn RL sehr niedrig oder sehr hoch ist.

$R_L = R_S$

Im Allgemeinen liegt die maximale Leistungsübertragung vor, wenn die Quellenimpedanz der Lastimpedanz entspricht.

Ein Heizelement hat weder einen "sehr hohen" noch einen "sehr niedrigen" Widerstand.

Die vom Stromkreis abgegebene Gesamtenergie ist proportional zum Strom, daher muss der Widerstand des Heizelements niedrig genug sein, um ausreichend Strom zu ziehen, um genügend Wärme zu erzeugen.

Von der Gesamtenergie, die von der Schaltung abgegeben wird, ist der Teil der Energie, der von jedem Teil abgegeben wird, proportional zu seinem Widerstand, so dass der Widerstand des Heizelements hoch genug sein muss, damit der größte Teil der Energie vom Heizelement abgeführt wird selbst anstelle von zum Beispiel der Verkabelung in den Wänden.

Wenn Sie ein Heizelement an das Wandnetz anschließen, ist ein Leistungsschalter vorhanden, der den Strom begrenzt, damit Ihre Verkabelung nicht zu heiß wird. Ein Heizelement, das für maximale Wärmeabgabe ausgelegt ist (z. B. in einem Wasserkocher), zieht so viel Strom wie möglich und bleibt dabei sicher unter dieser Grenze.

Dies hängt von der Stromquelle ab. Wenn dies wie die meisten eine einigermaßen konstante Spannung bietet, erhöht ein niedrigerer Widerstand den Strom, was die Verlustleistung und damit die Wärme erhöht.

Da das Heizen normalerweise viel Strom benötigt (im Vergleich zur Elektronik), benötigt es normalerweise eine ziemlich gute Stromversorgung, wie eine große Blei-Säure- oder Li-Ionen-Batterie, wenn es tragbar ist - und das sind einigermaßen gute Spannungsquellen.

Wenn Sie also über Kontrollmöglichkeiten verfügen - wie z. B. PWM oder einen thermostatischen Ein- / Ausschalter -, irren Sie leicht auf der niedrigen Seite des Widerstands, um etwas mehr Leistung als nötig zu erhalten, und regulieren Sie diese Leistung, um die richtige Temperatur zu erhalten.

Wenn Sie eine gute Konstantstromquelle hätten, würde ein zunehmender Widerstand die Spannung erhöhen, und das würde die Leistung erhöhen. Aber diese sind in der Praxis ziemlich selten.

Möchten Sie einen hohen oder niedrigen Widerstand?

Es hängt von Ihrer Stromquelle ab. Wenn du Wärme willst, willst du Kraft und Kraft ist

Wenn Sie also eine Konstantstromquelle haben, möchten Sie einen hohen Widerstand. Die meisten Heizungen werden jedoch mit einer konstanten Spannung versorgt, sodass ein geringerer Widerstand erforderlich wäre.

Wenn die Stromquelle Wechselstrom ist, denken Sie daran, den Effektivwert für den Strom oder die Spannung entsprechend zu verwenden.

Es hängt davon ab, wo Ihre größten Probleme bei der Stromversorgung dieser Heizung liegen.

Wenn Sie Probleme mit dem Widerstand der Versorgung haben (z. B. lange oder dünne Drähte, hoher Innenwiderstand), entscheiden Sie sich für eine Option mit hohem Widerstand, hoher Spannung und niedrigem Strom.

Wenn Sie Probleme mit der Isolierung haben (z. B. wenn nicht genügend Platz für eine dicke Isolierung vorhanden ist oder die Heizung nicht gut gegen potenzielle Benutzer isoliert werden kann, die sie berühren), wählen Sie eine Einrichtung mit niedrigem Widerstand, niedriger Spannung und hohem Strom.

Es ist ein Gleichgewicht zwischen diesen beiden. In Wirklichkeit entscheiden Sie sich für die Spannung, die Sie zur Hand haben (z. B. verwenden ältere Straßenbahnen Heizungen, die direkt an die Netzspannung angeschlossen sind, sei es 600 V, 800 V oder eine andere Spannung, mit der der Rest der Straßenbahn fährt. The-Shelf-220-V-Heizungen, da es heute billiger ist, Spannungswandler als neue Heizungen zu entwickeln. Die einzige Ausnahme ist, wenn Sie sich vor Berührungen schützen müssen, dann die Spannung auf ein sicheres Niveau senken und damit arbeiten.

Ich weiß nicht, ob das hilft, aber ich habe mein Multimeter einfach auf ein 220-240V 1850-2200W Kesselelement gestellt und ~ 27 Ohm erhalten.

Ps Elektronik ist nicht meine Stärke