Электронагревательные приборы Печать
Автор naturalscience.ru   

Электронагревательные приборы получили очень широкое распространение в нашей жизни. Например, электроплитки и чайники, утюги, кипятильники, камины, фены, щипцы для завивки волос уже давно стали привычными "жильцами" наших квартир. А вот полы и стены с электроподогревом или стиральные машины, автоматически кипятящие белье, пока еще редко встречаются в нашем быту.

Основной частью любого электронагревательного прибора является нагревательный элемент. Обычно он представляет собой нихромовую проволоку, свитую в виде спирали. В электрокаминах нагревательные спирали обычно помещают внутрь трубок из жаропрочного стекла, поэтому красивое красно-оранжевое свечение спиралей хорошо видно.

В старых электроутюгах в качестве нагревательного элемента служила нихромовая спираль, вставленная внутрь "гирлянды" фарфоровых изоляторов. Позднее стали использовать узкую нихромовую ленту, намотанную на пластинку из жаропрочного материала - слюды или керамики. В современных утюгах применяют проволочные спирали, заключенные внутрь металлических трубок. Их заполняют специальным электроизоляционным материалом, который препятствует соприкосновению витков спирали друг с другом и, главное, с металлическими стенками трубки.


Обычные лампы накаливания в световую энергию превращают менее 10 % потребляемой электроэнергии, а остальные 90 % превращают в теплоту. Поэтому такие лампы тоже можно считать электронагревательным приборами. И, хотя лампы накаливания чаще всего используют именно для освещения, нередки случаи, когда их применяют и для обогрева помещений, например, инкубаторов или теплиц.

Итак, нагревательные элементы электроприборов изготавливают из металлической проволоки или ленты. Но ведь и провода, подводящие ток к прибору, тоже изготовлены из металла. Не возникал ли у вас вопрос: почему же теплота выделяется именно в нагревательном элементе, а не в подводящих проводах?

Во-первых, теплота действительно выделяется не только в нагревательном элементе, но и в проводах. Однако, на единице длины нагревательного элемента ее выделяется гораздо больше, чем на единице длины провода. Другими словами, на каждом сантиметре спирали выделяется гораздо большее количество теплоты, чем на каждом сантиметре провода, подводящего к этой спирали ток.

Во-вторых, нагревательный элемент и подводящие провода изготовлены из разных металлов: нихрома и меди. Заметим, что удельное сопротивление нихрома более чем в 50 раз больше удельного сопротивления меди. Выясним, как это влияет на выделение теплоты. Нагревательный элемент и подводящие провода представляют собой проводники, соединенные последовательно. В § 10.3 мы узнали, что в таких проводниках сила тока одинакова. Следовательно, согласно закону Джоуля-Ленца, количества теплоты, выделяющиеся в этих проводниках, прямо пропорциональны их сопротивлениям (так как сила тока и время его прохождения одинаковы). Поэтому каждая единица длины нихромовой проволоки выделяет по крайней мере в 50 раз больше теплоты, чем единица длины медного провода, если площади их поперечного сечения одинаковы.

В-третьих, нихромовая проволока свернута в спираль. Поэтому на единице длины спирали выделяется большее количество теплоты, чем на единице длины просто прямого отрезка нихромовой проволоки. Итак, две причины - применение вещества с большим удельным сопротивлением (нихрома) и компактное его размещение (спираль с плотно расположенными витками) приводят к тому, что основное количество теплоты выделяется именно в нагревательном элементе электроприбора, а не в подводящих проводах.