Hochstrom schmilzt einen Schraubenschlüssel

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Nur ein paar Leute, die lustige Dinge mit einem DIY-Niederspannungs-Hochstromtransformator machen . Eines der Dinge ist, einen Schraubenschlüssel auf einen Ziegelstein zu setzen und die beiden Enden mit einem extrem dicken Kupferkabel zu berühren, das mehrere tausend Ampere trägt.

Der Schraubenschlüssel wird dann glühend heiß und schmilzt. Und hier kommen wir zu der Frage:

Warum wird der Schraubenschlüssel an den Enden zuerst und später in Richtung Mitte glühend heiß? Ich hätte gedacht, ein gleichmäßiger Strom hätte ihn gleichmäßig erwärmt

current resistance

— Dirk Bruere
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Bevor Sie auf den Link "Ich wette, es ist photonische Induktion" klicken. [Klicken] "Yep"

— Connor Wolf

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Beim Betrachten des Videos sehe ich, dass sich die engsten Teile des Schraubenschlüssels zuerst erwärmen. Dies wird voll und ganz erwartet.

— Hot Licks

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Es gibt eine Erwärmung von den Kontaktpunkten, aber nicht genug, um sie rot werden zu lassen. Mehr Wärme kommt aus dem Dünnschnitt. Wenn beide Quellen das Metall erwärmen, wird es heißer als der Rest des dünnen Abschnitts, wodurch der Widerstand beim Erhitzen ansteigt, was zu einer lokaleren Erwärmung (positive Rückkopplung) usw. führt, sodass die Enden des dünnen Abschnitts zuerst heiß werden und Der heiße Bereich breitet sich zur Mitte des Dünnschnitts aus.

Es kann nur eine relativ kleine Temperaturdifferenz erforderlich sein, um die positive Rückkopplung in einem bestimmten Abschnitt zu starten. Siehe zum Beispiel diese Kurve.

— Spehro Pefhany
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Wäre das nicht eine negative Rückkopplungsschleife? Mit steigender Temperatur steigt auch der spezifische Widerstand.

— Todd Sewell

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@ToddSewell Betrachten Sie eine Querschnittsschnittfläche A des Schlüssels der Länge x. Ein Strom I fließt. Die in diesem Segment verbrauchte Leistung beträgt I ^ 2 * rho * x / A. Je höher der spezifische Widerstand rho und je geringer die Querschnittsfläche ist, desto mehr Leistung wird in dieser Schicht abgeführt. Oder anders ausgedrückt: Wenn Sie einen 1-Ohm-Widerstand in Reihe mit einem 1K-Widerstand über das Netz schalten, bleibt der 1-Ohm-Widerstand kühl und der 1K-Widerstand wird sehr heiß.

— Spehro Pefhany

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Ah natürlich, wir müssen uns die Macht ansehen, ich habe über Strom nachgedacht. Vielen Dank!

— Todd Sewell

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P. = R. {ich}^{2}

$P=RI^2$

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Die Stromdichte, mit der Sie Kontakt aufnehmen, ist viel größer als die Stromdichte einige Zentimeter weiter im Schraubenschlüssel. Das ist ein Punkt.

Der Kontaktwiderstand ist dort viel größer, wo die Kupferdrähte Kontakt haben.

Durch diese beiden Punkte wird der Schraubenschlüssel an den Enden zuerst heißer.

— Andy aka
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Der höchste Widerstand befindet sich zunächst an den Stellen, an denen Ihre Leiter angeschlossen sind. In der Regel hat Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt einen leicht negativen Temperaturkoeffizienten (NTC) des Widerstands, was bedeutet, dass der Widerstand mit steigender Temperatur abnimmt. Sobald sich der Schraubenschlüssel erwärmt, sinkt der Widerstand über die gesamte Länge auf ein gleichmäßigeres Niveau.

— JRaef
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Das Ohmsche Gesetz wirkt dort auf eine seiner lehrreichsten Arten.

P. = U. ich

$P=UI$

R. = \frac{U.}{ich} .

$R=\frac UI.$

P. = R. {ich}^{2} .

$P=RI^2.$

Der höchste Widerstand liegt beim Kontakt zwischen dem Schraubenschlüssel und den Klemmen und der Querschnitt ist auch dort am geringsten. Deshalb begann das Leuchten dort und breitete sich über den gesamten Schraubenschlüssel aus.

Das bedeutet:

Je höher der Strom, desto höher die Heizleistung und damit die Temperatur
Je höher der Widerstand, desto höher die Heizleistung. (Man muss eine höhere Spannung bereitstellen, um den gleichen Strom aufrechtzuerhalten)

Zusätzlich:

Metalle haben beim Erhitzen einen höheren Widerstand, daher werden die heißen Teile noch stärker erhitzt
Je dünner und länger der Leiter ist, desto höher ist sein Widerstand, daher wird der schmale Teil stärker erwärmt
Das dünnere Teil hat ein geringeres Gewicht, so dass seine Temperatur noch schneller ansteigt.
Metalle haben normalerweise eine höhere Wärmeleitfähigkeit, so dass sich die Wärme durch den Schraubenschlüssel ausbreitet und den Widerstand in den "kälteren" Teilen effektiv erhöht.

— Crowley
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Hochstrom schmilzt einen Schraubenschlüssel - was passiert?