Джоуль-тепловое плавление металлического ключа - почему оно такое странное?

Я нашел видео гаечного ключа , который плавится, когда его помещают между двумя кабелями. Ток большой, и ключ начинает нагреваться и плавиться.

Но ПОЧЕМУ он быстро нагревается в местах соединения кабелей и медленнее в середине? (показано на фото ниже)

Я всегда думал, что тепло Джоуля связано с движением электронов. И что электроны в гаечном ключе начнут двигаться все сразу, если их подключить к источнику напряжения. Почему нагрев начинается ближе к концам?

введите описание изображения здесь

Ответы (3)

В цепи имеется разрыв (воздушный зазор, оксидные слои, разница материалов и т. д.), где ключ приложен к клеммам аккумулятора. Поскольку это не идеальное соединение, обе эти области будут испытывать более высокое сопротивление, чем остальная часть цепи ключ-батарея.

Большее сопротивление приводит к большему локальному нагреву, что, в свою очередь, приводит к большему сопротивлению. Эта петля обратной связи продолжается до тех пор, пока ключ не расплавится и не разорвет цепь, или аккумулятор не разрядится.

Но максимальная температура не в месте соединения гаечного ключа, а в месте соединения головки ключа и рукоятки. Некоторые потенциальные причины заключаются в том, что площадь поперечного сечения там минимизирована или что имеется сварной шов с более высоким локальным сопротивлением, но ни то, ни другое не кажется вероятным — площадь поперечного сечения выглядит так, как будто она минимизирована у рукоятки, а деталь выглядит так, как будто она была отлита единое целое.
Я думаю, что точный ответ представляет собой своего рода смесь между тем, что вы предложили, и моим ответом. Повышенное сопротивление приведет к нагреву концов, и возникнет дополнительное сопротивление из-за сужения ключа.

Да, все электроны движутся одновременно и ток по длине ключа одинаков, но греющее действие тока зависит от сопротивления проводника: чем больше сопротивление, тем больше нагрев ( я 2 р ).

Мое предположение состоит в том, что поперечное сечение рукоятки ближе к концам немного меньше, чем поперечное сечение в середине, и поэтому ее сопротивление (на единицу длины) в этих областях немного выше. Сопротивление там могло быть выше по каким-то другим причинам, что может быть как-то связано с тем, как был сделан ключ, но у меня нет никаких данных, подтверждающих это.

Это вызвало бы несколько больший первоначальный нагрев этих областей, что будет повышать их температуру и увеличивать их сопротивление (в зависимости от температуры) быстрее, чем в середине, что еще больше ускорит их нагрев и т. д.

Иными словами, за счет этого эффекта положительной обратной связи участки около розеток, предположительно, с несколько более высоким начальным сопротивлением, будут нагреваться до несоразмерно более высоких температур.

Аналогичное явление можно наблюдать в нитях накаливания ламп накаливания, которые склонны к образованию горячих точек на участках, которые изначально немного тоньше, чем другие.

Определим три части ключа: два конца и «стержень». На участках, отделяющих концы от стержня, поперечное сечение уменьшается в направлениях от концов к стержню. Это означает, что вблизи этих участков плотность тока на поверхности стержня выше, чем на поверхности на участке где-то в середине стержня, так как распределение плотности тока переходит от более широкого распределения на концах к равномерному распределению посреди бара. Поэтому поверхность стержня нагревается быстрее вблизи участков, отделяющих концы от стержня.

Джоуль-тепловое плавление металлического ключа - почему оно такое странное?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v