Όταν το ρεύμα περνά μέσα από έναν αγωγό τι κάνει τη ζέστη;

Η θερμότητα που παράγεται σε έναν αγωγό όταν το ρεύμα διέρχεται από αυτό οφείλεται στην αντίσταση του αγωγού. Εδώ είναι μια κατανομή:

* συγκρούσεις ηλεκτρονίων: Τα ηλεκτρόνια που μεταφέρουν το ρεύμα συγκρούονται συνεχώς με τα άτομα μέσα στο υλικό του αγωγού. Αυτές οι συγκρούσεις μεταφέρουν ενέργεια από τα κινούμενα ηλεκτρόνια στα άτομα, αυξάνοντας τη δόνηση τους.

* Αυξημένη δόνηση =θερμότητα: Αυτή η αυξημένη δόνηση των ατόμων είναι αυτό που αντιλαμβανόμαστε ως θερμότητα. Όσο περισσότερες συγκρούσεις υπάρχουν, τόσο περισσότερη ενέργεια μεταφέρεται και όσο πιο ζεστό παίρνει ο αγωγός.

* Αντίσταση: Η αντίσταση ενός αγωγού είναι ένα μέτρο για το πόσο δύσκολο είναι τα ηλεκτρόνια να ρέουν μέσα από αυτό. Η υψηλότερη αντίσταση σημαίνει περισσότερες συγκρούσεις, περισσότερη μεταφορά ενέργειας και επομένως περισσότερη θερμότητα που παράγεται.

Εδώ είναι μια απλοποιημένη αναλογία:

Φανταστείτε τα ηλεκτρόνια ως μικροσκοπικές μπάλες που κυλούν μέσα από ένα λαβύρινθο. Τα τείχη του λαβύρινθου αντιπροσωπεύουν τα άτομα του αγωγού. Όσο πιο περίπλοκο και στενό είναι το λαβύρινθο (υψηλότερη αντίσταση), τόσο περισσότερες συγκρούσεις θα έχουν οι μπάλες καθώς προσπαθούν να την πλοηγηθούν, δημιουργώντας τριβή και θερμότητα.

Βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν την παραγωγή θερμότητας:

* ρεύμα: Το υψηλότερο ρεύμα σημαίνει περισσότερα ηλεκτρόνια που ρέουν, οδηγώντας σε περισσότερες συγκρούσεις και περισσότερη θερμότητα.

* Αντίσταση: Η υψηλότερη αντίσταση σημαίνει περισσότερες συγκρούσεις και περισσότερη θερμότητα.

* Ώρα: Όσο περισσότερο είναι το ρεύμα ρέει, τόσο μεγαλύτερη είναι η θερμότητα.

Φόρμουλα:

Η θερμότητα που παράγεται σε έναν αγωγό υπολογίζεται χρησιμοποιώντας το νόμο του Joule:

Θερμότητα (q) =i²rt

Οπου:

* i είναι το ρεύμα (σε αμπέρ)

* r είναι η αντίσταση (στα ohms)

* t είναι ο χρόνος (σε δευτερόλεπτα)

Αυτός ο τύπος καταδεικνύει την άμεση σχέση μεταξύ της τρέχουσας, της αντίστασης, του χρόνου και της δημιουργίας θερμότητας.