Alta corriente derritiendo una llave: ¿qué está pasando?

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Solo un par de chicos que hacen cosas divertidas con un transformador de corriente muy alta de bajo voltaje de bricolaje . Una de las cosas es poner una llave inglesa en un ladrillo y tocar los dos extremos con un cable de cobre extremadamente grueso que transporta varios miles de amperios.

La llave se pone al rojo vivo y se derrite. Y aquí llegamos a la pregunta:

¿Por qué la llave se pone candente en los extremos primero y luego hacia el centro? Pensé que la corriente uniforme lo habría calentado de manera uniforme

current resistance

— Dirk Bruere
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Antes de hacer clic en el enlace "Apuesto a que es inducción fotónica". [clic] "Sí"

— Connor Wolf

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Al ver el video, veo que las partes más estrechas de la llave se calientan primero. Esto es completamente esperado.

— Hot Licks

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Hay calentamiento desde los puntos de contacto, pero no lo suficiente como para que se pongan rojos. Más calor proviene de la sección delgada. Cuando ambas fuentes calientan el metal, se calienta más que el resto de la sección delgada, lo que hace que la resistencia aumente a medida que se calienta, produciendo un calentamiento más localizado (retroalimentación positiva), y así sucesivamente, por lo que los extremos de la sección delgada se calientan primero y El área caliente se propaga hacia el centro de la sección delgada.

Solo puede tomar una diferencia de temperatura relativamente pequeña para iniciar la retroalimentación positiva en una sección determinada. Ver, por ejemplo, esta curva.

— Spehro Pefhany
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¿No sería un ciclo de retroalimentación negativa? A medida que aumenta la temperatura, también aumenta la resistividad.

— Todd Sewell

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@ToddSewell Considere un área de corte transversal A de la llave de longitud x. Una corriente que fluye. La potencia disipada en ese segmento es I ^ 2 * rho * x / A. Cuanto mayor es la resistividad rho y menor es el área de la sección transversal, más potencia se disipa en ese corte. O para verlo de otra manera si coloca una resistencia de 1 ohm en serie con una resistencia de 1K en la red eléctrica, la de 1 ohm se mantendrá fría y la 1K se calentará mucho.

— Spehro Pefhany

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Ah, por supuesto, tenemos que mirar el poder, estaba pensando en la corriente. ¡Gracias!

— Todd Sewell

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PAG = R {yo}^{2}

$P=RI^2$

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La densidad de corriente donde hace contacto es mucho mayor que la densidad de corriente un par de cm más adentro de la llave / llave. Ese es un punto.

La resistencia de contacto es mucho mayor donde los cables de cobre hacen contacto.

Ambos puntos hacen que la llave se caliente más en los extremos primero.

— Andy alias
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La resistencia más alta es, inicialmente, en los puntos donde se conectan sus conductores. Como regla general general, el acero con alto contenido de carbono tiene un coeficiente de resistencia a la temperatura (NTC) ligeramente negativo, lo que significa que la resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura, por lo que una vez que la llave se calienta, la resistencia cae en toda la longitud a un nivel más uniforme.

— JRaef
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La ley de Ohm funciona allí en una de sus formas más educativas.

PAG = U yo

$P=UI$

R = \frac{U}{yo} .

$R=\frac UI.$

PAG = R {yo}^{2} .

$P=RI^2.$

La resistencia más alta está en el contacto entre la llave y las abrazaderas y la sección transversal también es más baja allí, es por eso que el brillo comenzó allí y se propagó a través de la llave completa.

Eso significa:

A mayor corriente, mayor potencia de calentamiento y, por tanto, mayor temperatura
A mayor resistencia, mayor potencia de calentamiento. (Uno necesita proporcionar un voltaje más alto para mantener la misma corriente)

Adicionalmente:

los metales tienen mayor resistencia cuando se calientan, por lo tanto, las partes calientes se calientan aún más
Cuanto más delgado y largo es el conductor, mayor resistencia tiene, por lo tanto, la parte estrecha se calienta más
La parte más delgada tiene un peso menor, por lo que su temperatura aumenta aún más rápido,
Los metales generalmente tienen una conductividad térmica más alta, por lo que el calor se propaga a través de la llave, aumentando efectivamente la resistencia en las partes "más frías".

— Crowley
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