คุณอาจคิดว่าองค์ประกอบความร้อนจะต้องมีความต้านทานสูงมาก - ท้ายที่สุดมันเป็นความต้านทานที่ช่วยให้วัสดุสามารถสร้างความร้อนได้ แต่นั่นไม่ใช่กรณีจริง สิ่งที่สร้างความร้อนคือกระแสที่ไหลผ่านองค์ประกอบไม่ใช่ปริมาณความต้านทานที่รู้สึก การรับกระแสสูงสุดที่ไหลผ่านองค์ประกอบความร้อนมีความสําคัญมากกว่าการบังคับให้กระแสผ่านความต้านทานขนาดใหญ่ นี่อาจดูสับสนและใช้งานง่าย แต่ค่อนข้างง่ายที่จะเห็นว่าทําไมมันถึงเป็น (และต้องเป็น) จริงทั้งอย่างสังหรณ์ใจและทางคณิตศาสตร์
สังหรณ์สังหรณ์...
สมมติว่าคุณทําความต้านทานขององค์ประกอบความร้อนของคุณใหญ่ที่สุดเท่าที่จะทําได้ - ใหญ่ไม่มีที่สิ้นสุดในความเป็นจริง จากนั้นกฎหมายของ Ohm (แรงดันไฟฟ้า = ความต้านทาน × ปัจจุบันหรือ V = IR) บอกเราว่ากระแสที่ไหลผ่านองค์ประกอบของคุณจะต้องมีขนาดเล็กอย่างไม่มีที่สิ้นสุด (ถ้า I = V / R ฉันเข้าใกล้ศูนย์เป็น R เข้าใกล้อนันต์) คุณจะมีความต้านทานที่ดีไม่มีกระแสและดังนั้นจึงไม่มีความร้อนที่ผลิต ใช่แล้วถ้าเราไปในทางตรงกันข้ามมากและทําให้ความต้านทานเล็ก ๆ ไม่มีที่สิ้นสุด งั้นเราก็มีปัญหาอื่น แม้ว่ากระแสฉันอาจจะใหญ่ R จะเป็นศูนย์จริงดังนั้นกระแสจะซิปผ่านองค์ประกอบเช่นรถไฟด่วนโดยไม่ต้องหยุดผลิตความร้อนเลย
สิ่งที่เราต้องการในองค์ประกอบความร้อนจึงเป็นความสมดุลระหว่างสองสุดขั้ว: ความต้านทานเพียงพอที่จะผลิตความร้อน แต่ไม่ดังนั้นจึงช่วยลดกระแสไฟฟ้ามากเกินไป นิโคลม์เป็นทางเลือกที่ดี ความต้านทานของลวด nichrome นั้นสูงกว่าลวดขนาดเดียวกัน 100 เท่าที่ทําจากทองแดง (ตัวนําที่ยอดเยี่ยม) แต่เพียงหนึ่งในสี่เท่าของแท่งกราไฟท์ขนาดใกล้เคียงกัน (ตัวนําที่ค่อนข้างดี) และอาจเป็นเพียงล้านล้านล้านของฉนวนที่ดีจริงๆเช่นแก้ว ตัวเลขพูดเพื่อตัวเอง: nichrome เป็นตัวนําเฉลี่ยที่มีความต้านทานปานกลางเท่านั้นและไม่ใช่ฉนวนกันความร้อนจากระยะไกล!
ทางคณิตศาสตร์...
เราสามารถเข้าถึงข้อสรุปเดียวกันด้วยคณิตศาสตร์ พลังงานที่ผลิตหรือบริโภคโดยการไหลของกระแสไฟฟ้าเท่ากับเวลาแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบัน (วัตต์ = โวลต์×แอมป์หรือ P = VI) นอกจากนี้เรายังรู้จากกฎหมายของโอห์มที่ V = IR กําจัด V ออกจากสมการเหล่านี้และเราพบว่าพลังงานกระจายอยู่ในองค์ประกอบของเราคือ I2R กล่าวอีกนัยหนึ่งความร้อนเป็นสัดส่วนกับความต้านทาน แต่ยังเป็นสัดส่วนกับสี่เหลี่ยมจัตุรัสของกระแส ดังนั้นกระแสจึงมีผลต่อความร้อนที่ผลิตได้มากกว่าความต้านทาน เพิ่มความต้านทานเป็นสองเท่าและคุณเพิ่มพลังเป็นสองเท่า (ยอดเยี่ยม!) แต่เพิ่มพลังเป็นสองเท่าและคุณสี่เท่าของพลัง (ยอดเยี่ยม!) ดังนั้นกระแสคือสิ่งที่สําคัญจริงๆ
มันง่ายที่จะคํานวณว่าความต้านทานของเส้นใยในหลอดไส้ทั่วไปเป็นไม่กี่ร้อยโอห์ม ฉันจะปล่อยให้การคํานวณกับคุณ!
