Il principio di riscaldamento delle coperte elettriche

Il principio di riscaldamento delle coperte elettriche

1. Effetto termico della corrente elettrica

Quando la corrente elettrica passa attraverso conduttori metallici, i conduttori generano calore a causa della resistenza elettrica, provocando un aumento della temperatura del conduttore. Questo fenomeno è chiamato effetto termico della corrente elettrica. La coperta elettrica è un apparecchio riscaldante che utilizza fili elettrici riscaldanti per generare calore attraverso l'elettricità, che è un'applicazione specifica dell'effetto termico.

2. Resistenza dei conduttori

Quando gli elettroni scorrono lungo un conduttore, si scontrano costantemente e si sfregano contro gli atomi, producendo una sorta di resistenza. Questa resistenza è chiamata resistenza elettrica. In diversi conduttori, la resistenza incontrata dalla corrente elettrica non è completamente la stessa. Anche per lo stesso materiale, la resistenza alla corrente elettrica è correlata anche alla temperatura, alla lunghezza e all'area della sezione trasversale del conduttore. Se l'area della sezione trasversale-è la stessa, più lungo è il conduttore, maggiore è la resistenza. Se la lunghezza è la stessa, minore è l'area della sezione trasversale-, maggiore è la resistenza. Questo è ciò che comunemente si dice: la resistenza elettrica è proporzionale alla lunghezza del conduttore-percorso da corrente e inversamente proporzionale alla sua-sezione trasversale. Solitamente è espresso dalla seguente formula:

Dove
R - resistenza del conduttore, unità: ohm;
L - lunghezza del conduttore, unità: metro;
ρ - resistività (vedere la Tabella 1 per la resistività dei materiali comunemente usati);
S - area della sezione trasversale- del conduttore, unità: metro quadrato.

Tabella 1

I materiali utilizzati per i fili riscaldanti delle coperte elettriche sono generalmente fili di nichel-cromo o fili di costantana e un piccolo numero utilizza anche fili in lega di manganina.

3. Potenza termica elettrica

La potenza di riscaldamento elettrico si riferisce alla quantità di calore rilasciata dal resistore per unità di tempo. Quando la quantità di calore rilasciata per unità di tempo è elevata, si dice che ha un elevato potere riscaldante. Quando la potenza di riscaldamento è ridotta, anche la quantità di calore rilasciata è ridotta. La coperta elettrica è in realtà un generatore di calore di piccola-potenza e a bassa{{4}temperatura. La sua potenza può essere determinata in base alla superficie della coperta elettrica. Poiché la coperta elettrica utilizza la resistenza interna dei fili di nichel-cromo per generare calore per il riscaldamento, il suo metodo di calcolo della potenza può seguire il metodo dei circuiti resistivi puri. Di solito, la potenza di un tale circuito può essere calcolata con le seguenti formule:

Dove
P - potenza della coperta elettrica, unità: watt;
U - tensione di alimentazione della coperta elettrica, unità: volt;
I - corrente elettrica che passa attraverso il conduttore della coperta elettrica, unità: ampere.

Ad esempio, se una coperta elettrica è collegata a un alimentatore da 220 volt e la corrente che la attraversa è di 0,45 A, la sua potenza è di 100 watt.

4. Conversione dell'energia

Le coperte elettriche convertono l'energia elettrica in energia termica. La legge di Joule è la relazione proporzionale fissa tra energia elettrica ed energia termica, fornendo una base per l'analisi quantitativa tra di loro. Il calore Q rilasciato quando la corrente elettrica passa attraverso un conduttore è proporzionale al quadrato della corrente I, alla resistenza R del conduttore e al tempo t durante il quale passa la corrente. Questo è:

Dove
0.24 - coefficiente;
Q - calore rilasciato, unità: caloria;
t - tempo, unità: secondo.

Il significato di questa formula è che quando la corrente passa attraverso un conduttore con resistenza R, entro il tempo t può produrre calore I²Rt. Ad esempio, una coperta elettrica da 100 watt può rilasciare 86,400 calorie di calore in un'ora, calcolato secondo questa formula.

Poiché il filo riscaldante genera calore in modo uniforme, è sufficiente posizionarlo uniformemente all'interno di panni o coperte di dimensioni simili a quelle del letto. Il calore generato dal filo riscaldante riscalderà il tessuto superficiale, conferendo alla superficie una certa temperatura per il riscaldamento umano. Cioè, il filo riscaldante converte l'energia elettrica in energia termica, forma una temperatura superficiale attraverso la conduzione del calore e c'è una differenza di temperatura tra la temperatura superficiale e il filo riscaldante. Poiché la direzione principale del trasferimento di calore è dal basso verso l'alto, è ragionevole utilizzare le coperte elettriche come sottocoperte o coprimaterassi