電流が流れる電熱線
電流がワイヤを流れるときに発生する熱量は時間に比例するため、電流がワイヤを流れるにつれてワイヤの温度は連続的に上昇する必要があります。実際、ワイヤに電流が継続的に流れると、このワイヤ内では熱の放出が継続しますが、ある一定の温度が確立されます。
この現象は、温度が環境の温度より高い物体は、次の事実により熱エネルギーを環境に放出するという事実によって説明されます。
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まず、物体自体とそれに接触する物体は熱伝導性を持っています。
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第二に、物体に隣接する空気の層が加熱されて上昇し、より冷たい層に取って代わられ、再び加熱されます。 (熱対流);
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第三に、加熱された物体は周囲の空間に暗い光線、時には可視光線を放射し、その熱エネルギーの一部をこれ（放射線）に費やすという事実によるものです。
上記の熱損失はすべて、身体と環境の温度の差が大きくなるほど大きくなります。したがって、導体の温度が非常に高くなって、単位時間当たりに導体が周囲の空間に放出する熱量の合計が、電流によって毎秒導体で発生する熱量に等しくなる場合、温度は導体の増加は止まり、永久的になります。
電流の通過中の導体からの熱の損失は、物体の冷却速度に影響を与えるすべての状況に対する導体の温度の依存性を理論的に求めるには複雑すぎる現象です。
ただし、理論的考察に基づいていくつかの結論を導き出すことができます。一方、ワイヤの温度の問題は、ネットワーク、加減抵抗器、巻線などのすべての技術計算にとって実用上非常に重要です。したがって、技術では、ワイヤの断面とワイヤが置かれているさまざまな条件下での許容電流強度との関係を与える経験式、規則、表が使用されます。一部の定性的な関係は予測でき、経験的に簡単に確立できます。
明らかに、身体冷却の 3 つの原因のいずれかの影響が軽減される状況では、導体の温度が上昇します。そうした状況のいくつかを指摘してみましょう。
水平方向に伸ばされた絶縁されていない直線ワイヤは、垂直位置で同じ電流強度の同じワイヤよりも温度が低くなります。これは、2 番目のケースでは、加熱された空気がワイヤに沿って上昇し、加熱された空気と冷気の置換がよりゆっくりと起こるためです。最初のケースよりも。
らせん状に巻かれたワイヤは、直線に張られた同じアンペア数の同様のワイヤよりもはるかに発熱します。
絶縁層で覆われた導体は、絶縁されていない導体よりも発熱します。これは、絶縁体が常に熱伝導率が悪く、絶縁体の表面の温度が導体の温度よりもはるかに低いためです。気流と放射線によるこの表面ははるかに小さいです。
空気よりも熱伝導率が高い水素または白熱ガスの中にワイヤを置くと、同じ電流強度の場合のワイヤの温度は空気中よりも低くなります。逆に、二酸化炭素は空気よりも熱伝導率が低いため、ワイヤーの温度はより高くなります。
導体が空洞（真空）内に置かれると、熱の対流は完全に停止し、導体の加熱は空気中よりもはるかに大きくなります。白熱電球を取り付けるときに使用します。
一般に、ワイヤの気流の冷却は、他の冷却要素の中でも最も重要です。冷却表面積が増加すると、導体の温度が低下します。したがって、互いに接触していない細い平行ワイヤの束は、断面積が束内のすべてのワイヤの断面積の合計に等しい、同じ抵抗の太いワイヤよりもはるかによく冷却されます。 。
加減抵抗器を比較的軽量に作るために、非常に薄い金属ストリップが導体として使用され、長さを短くするために圧着されます。
導体の電流によって放出される熱量はその抵抗に比例するため、サイズが同じで物質が異なる 2 つの導体の場合、抵抗が大きい導体の方がより高温に加熱されます。
ワイヤの断面積を小さくすると、温度が融点に達するほど抵抗が増加します。これは、デバイスやネットワークが設計されているよりも強い電流による損傷からネットワークやデバイスを保護するために使用されます。
このいわゆる、 ヒューズ、低融点金属 (銀または鉛) で作られた短いワイヤーです。このワイヤの断面積は、特定の指定された電流強度でこのワイヤが溶けるように計算されます。
さまざまな電流に対するヒューズの断面積を調べるための表に示されているデータは、少なくとも特定の寸法の長さを持つヒューズを指します。
非常に短いヒューズは、接続されている銅クランプの熱伝導率が高いため、長いヒューズよりもよく冷却されるため、わずかに高い電流で溶断します。さらに、ヒューズの長さは、ヒューズが溶けたときにワイヤの端の間に電気アークが形成されないような長さでなければなりません。このようにして、最小のヒューズ長は主電源電圧に応じて決定されます。
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