Proč odpor hřeje?

[youda]

Přátelé,
dnes jsem tak po cestě na trh přemýšlel na několika zcela základními věcmi:

1) Proč vlastně odpor, zařazený v obvodu, hřeje.

2) Že výhodou supravodičů má být, že pokud se jednou do cívky ze supravodiče pustí proud, tak tam běhá pořád dokola a tvoří magnetické pole. A přitom se cívka nehřeje a díky nulovému odporu nedochází ani ke ztrátám energie.

3) Když nejvíce v obvodu hřeje odpor, proč se do trafopájky dávají očka z mědi (která má nízký odpor) a né z konstantanu nebo nerezu.

Mě se to nějak nezdá, tyhle tři body dohromady mi prostě nedávají smysl.
Prosím, je tu nějaký fyzikář, z druhého stupně základní školy, aby mi to polopatě vysvětlil?

[luky]

Nejsem fyzikář, ale technické vzdělání jsem utrpěl:
1) zákon zachování energie, víc do hloubky bych nelezl.

2) obávám se, že energii uloženou v takové cívce lze "odčerpat" pomocí magnetického pole. Takže je to použitelné jen jako náhrada permanentního magnetu, ale i v takovém motoru je to použitelný, zvýší to účinnost.

3) nejsem si jistý, ale ten proud je takový, že ta 1,5mm2 měď se ohřeje - všimni si, jakým průřezem tam ten proud teče. Předpokládám měď taky proto, že dobře vede teplo, neoxiduje a cín jí dobře smáčí.

[rottenkiwi]

Tu sú na to pekné videá.
https://www.youtube.com/watch?v=mc979Oh ... BXpQU-Qd3K
A tu je k tomu trochu matematiky:
https://en.wikipedia.org/wiki/Electrica ... nductivity
A ku supravodičom:
https://en.wikipedia.org/wiki/High-temp ... nductivity
https://en.wikipedia.org/wiki/Superconductivity

[rva]

Jen k té mědi na očku. Výhodou je, že během pájení proud teče očkem a ne pájeným místem. Při konstantanu by proud víc "utekl" do pájeného místa a hrot by se hřál méně.

[pasta]

Tohle rozhodně nejsou otázky pro fyzikáře 2. stupně Srážky elektronů s jinými a jejich dokonale pružné odrazy, či záchvěvy krystalické mřžky (fonony), čímž v důsledku vzniká to teplo jako "makroděj" jsou předmětem kvantové fyziky. Supravodiče též, jen je potřeba brát v úvahu Maxwellovy rovnice - tedy jedno pole se mění v jiné. Přednášející na první přednášce z teorie obvodů kdysi v prváků na VŠ důrazně dával najevo, že neexistuje žádný ideální vodič. Vždy má alespoň indukčnost, pokud to tedy celé ponoříme do hélia a uděláme supravodivé. A odstranění indukčnosti ještě nikdo nevymyslel. A že prý máme možnost objevu . V posledním dotazu bych se spíš zabýval tím, proč v tom ohybu toho očka to má právě tu nejvyšší teplotu namísto materiálu ....

https://www.quora.com/What-is-electrica ... ntum-level

[dumi]

Med vvpajce je jasna.

Potrebujes teplo. Teplo jsou ztraty a ty jsou dany kvadratem.produ. takze.potrebujes vetsi proud. Diky medi mas maly napeti.na trafu, ale velky proudy. A navic dobre tepelne vodi

[Matess]

nejteplejší v ohybu je tím, že ohybem se průměr vodiče sníží a tím pádem to je místo s největším odporem.

[camel1cz]

1) P = U*I ... Výkon na rezistoru je přímo úměrný proudu, který jim teče a úbytku napětí.

2) supravodiva cívka se používá proto, že může vytvořit větší elmag pole. Jednoduše proto, že neshoří díky pravidlu výše.

3) tady si nejsem jistý, ta smáčivost mědi v cinu bych viděl jako důvod, stejně tak i to zamezení proudu házet si zkratku skrz pájený cin dává smysl.

[youda]

Přátelé, je to všechno fakt strašně zajímavé. Kam se hrabou invertory. Kdepak, odpory - to je budoucnost!

Takže platí:

• napětí na odporu U = R * I
  ztrátový výkon na odporu P = U * I
  a z toho tedy, že ztrátový výkon P = R * I * I

Pokud tedy budu mít obvod se dvěma odpory v sérii, tak více hřát by se měl ten větší odpor, jelikož proud oběma bude stejný.

V případě trafopájky by tedy vůbec nemělo vadit, pokud bychom použili na očko materiál s větším odporem. Jenomže to by trafopájka musela být proudový zdroj. Jelikož to proudový zdroj není, tak zařazením většího odporu proud obvodem hodně klesne. A protože vliv velikost proudu na teplotní ztráty je kvadratický, zatímco vliv velikosti odporu je pouze lineární, tak prostě dává smysl mít očko z co nejvodivějšího materiálu. Stačí, když bude mít aspoň nějaký odpor, ideálně větší než je odpor zbytku vedení. To aby se hřálo očko (větší odpor) a né sekundár trafa (menší odpor).

Co se týče úvahy, proč se očko hřeje nejvíce zrovna v ohybu, to je taky hodně zajímavé:
Nemyslím, že je to jen tím ohnutím materiálu. Ono ohnutí očka tomu může pomoci, ale tím hlavním důvodem asi nebude. On totiž i rovný drátek se vždycky jako první rozžhaví právě uprostřed. Je otázkou, proč. Že by nižší teplotu konců drátku způsoboval odvod tepla do přípojných vodičů? V případě trafopájky možná. Sekundár trafa je pěkný kus mědi, takže asi i chladí. Ale drátek se přeci ve středu rozžhaví i tehdy, když je chladící schopnost přívodních vodičů minimální. Za tím, proč se rozžhaví ve středu musí být něco více...

Byl by zajímavý pokus vzít pájku a udělat na očku ohyb jinde než ve středu. Kde se to asi bude nejdříve žhavit pak?

PS: Výsledek pokusu níže...

[rottenkiwi]

Zaujímavé to začína byť vtedy, keď U je nenulové, R za blíži k 0-le,
potom P je úmerné I x I, ale I sa blíži nekonečnu.
Podobne sú zaujímavé prúdy a magnetické polia, v neutrónových hviezdach,
kde voľné elektróny sú vtlačené do protónov.
A ešte zaujímavejšie je to s voľným neutrónom, ktorý sa do
15 min rozpadne.
A zaujímavé je to aj s elektronmi, ktoré sú raz častice a raz vlny.

[unicast]

Obávám se, že youda to myslel tak, jako že proč elektron při přeskakování mezi valenčními vrstvami jednotlivých atomů způsobuje ohřev, o co že se vlastně tře. Tak na to jsem našel tuto odpověď:

Při průchodu elektrického proudu vodičem dochází k nárůstu rozkmitu elektronů krystalické mřížky materiálu proudovodné dráhy. Důsledkem tohoto jevu je zvýšení tření a srážek částic uvnitř materiálu. S rostoucími srážkami a třením částic dochází k nárůstu teploty proudovodných prvků.

A taky jsem k tomu nashell nějaké vzorečky, tenhle celkem jednoduchý platí pro stejnosměr: Q = I^2*R*t
a speciálně pro Youdu i verzi pro střídavý proud: dQ = [i(t)]^2 * R * dt
(což je samozřejmě hnus a počítal by se s tím jenom cvok nebo chudák student, kterému nic jiného nezbývá)

[unicast]

Byl by zajímavý pokus vzít pájku a udělat na očku ohyb jinde než ve středu. Kde se to asi bude nejdříve žhavit pak?

V nejvíc zúženém místě. Pokud budeš mít více stejně zúžených míst (to mít nikdy nebudeš, ale dejme tomu, že se pro teoretický účel oprostíme od reality), tak na všech stejně, protože ohřátí způsobuje průtok proudu a ten je v celém obvodu podle 2. Kirchhoffa stejný. No dobře, nemáme ideální izolant, takže nemáme jenom ten jeden obvod skrz to očko, ale ještě k tomu nekonečno obvodů skrz vzduch nebo nějakou jinou izolaci o téměř nekonečném odporu, jestli chceš, tak si to zase nějakým ekelhaft vzorečkem s déčky můžeš přepočítat, ale naštěstí se to dá zanedbat a žít ve fikci, že nic jiného než ten obvod představovaný tím očkem tam není.

[rottenkiwi]

Al má 3 valančné elektróny, Ag, Au, Cu má po jeden val. el.
Tak prečo je to trenie u Al vačšie ako u Cu ?
A prečo je to trenie u Ag nižššie ako u Cu ?
Zoberme ideálny prípad, že mriežka je úplne čistá.

[unicast]

Můj názor je, že proto, že ta valenční vrstva (resp. vrstvy) je (jsou) různě daleko od jádra a působí na ní tedy různé síly.

[josse]

Zkuste si do úvah ještě zanést:
Proudovou hustotu, třeba i v závislosti na protékajícím proudu a jaké má důsledky překročení ...

Závislost odporu na teplotě+chlazení konců

Třeba už vám tento tahák stačí je to taková řetězová reakce končící jak už zmínil kiwi: protože ty dva závity v rukojeti více napětí nedají...

[youda]

Tak jsem zkusil ten pokus s pájkou.

Klasický očko je jasný, hřeje ve středu, v ohybu

Kulatý očko ale hřeje také ve ve středu, ikdyž ohyb nemá

Zajímavý je kulatý očko s ohybem u kraje

Že by to chlazení konců mělo až takovej vliv?

Byl by zajímavej pokus, žhavit drátek, jehož přívody by byly v rozpáleným železným držáku...

[Matess]

asi jsi na to kápl s tím odváděním tepla... ono to bude hřát v každém místě tedy asi relativně stejně, ale na koncích jsou držáky s menším odporem a současně velkou tepelnou kapacitou.

[tomas]

youdo zkus udělat větší očko (možná i silnějším drátem) a mimo střed jej v jednom bodě předehřej zapalovačem/svíčkou a potom pájku zapni. Potom bude zajímavé sledovat jestli se předehřáté místo bude dále zahřívat elektřinou, nebo se to nejteplejší místo udělá zase na středu očka.
Teď mne tak napadá, kde je střed a tedy nejteplejší místo distribuční sítě?

[youda]

Kulatý nebo špičatý očko?

[Vitek]

Kulatý nebo špičatý očko?

špičatý