De elektriska kretsarna i din mobiltelefon , kylskåp , skrivbordslampa och allt annat elektroniskt har utformats enligt vissa regler . Reglerna styr saker som vad wattal glödlampa kan sätta i en sockel , hur tjocka kablarna måste vara och hur länge ledningarna kan vara . Reglerna är utformade för att skydda ledningarna från att bli för varm .
Mängden en tråd värms upp beror på hur mycket ström som går genom den och motståndet hos tråden. Motståndet i kabeln beror på dess geometri : längre kablar har högre motstånd , medan ledningar med större diameter har lägre resistans . Resistansen hos en tråd beror också på det material den är gjord av : samma form tråd tillverkad av aluminium eller tillverkad av silver kommer att ha ett annat motstånd. För att bestämma den aktuella bärförmåga silver , måste du räkna ut hur mycket ström silver kan göra innan det blir för varmt . Instruktioner
1
Samla information om egenskaperna hos silver . Du behöver resistiviteten , som anger hur mycket ett material motstår elektrisk ström ; massdensitet , vilken är ett mått på hur tung en viss mängd av material är ; . och den specifika värme , som mäter hur lätt materialet ändrar temperatur när det absorberar energi
Enligt Periodictable.com , bestämma resistiviteten silver genom att beräkna : rho_r , är 1,6 x 10 ^ -8 meters – ohm ; massdensitet , rho_m är 10,49 g /cm ’ ^ 3 ; specifika värme , C , är 235 joule /kg – kelvin .
2
Definiera geometri din silvertråd. Motståndet beror på geometrin .
Till exempel kan du ha en 30 cm bit av 20 gauge tråd , som har en yta på 0,5 kvadratmillimeter . Addera 3
beräkna motståndet hos en tråd. Resistansen som ges av resistivitet gånger längden /område. Motståndet bestämmer hur mycket energi kommer att absorberas av tråden när ström går genom . För exemplet , R = rho_r xl /area = 1,6 x 10 ^ -8 m- ohm 0,3 m x /( 5 x 10 ^ -7 m ^ 2 ) = 9,6 x 10 ^ -4 ohm.
4
Beräkna den högsta tillåtna temperaturen . Denna temperatur kan vara smältpunkten för den kabelisolering antändningstemperaturen för ett tryckt kretskort eller — I det mest extrema fallet möjligt — smältpunkten för materialet. I det här exemplet antar den maximala temperaturen är 200 grader C , en gemensam temperatur rating för isolering .
5
Bestäm hur temperaturförändringar som din tråd absorberar energi . Du kommer att beräkna energi tråden absorberar i joule , en energienhet . Beräkna temperaturökningen per Joule av energi i viran. Temperaturökningen ges av inversen av värmekapacitet gånger vikten av tråden , vilket är rho_m x längd x området .
För exempel , har tråden en massa rho_m x längd x area = . 0105 kg /cm ^ 3 x 30 cm x 0,005 cm ^ 2 = 0,0016 kg . Multiplicera detta med värmekapaciteten och invertera resultatet för att få temperaturkoefficient , Tc : 1 /( 235 J /kg – K x 0,0016 kg ) = 2,6 K /J. Det vill säga , den tråden kommer att stiga i temperatur med 2,6 kelvin ( vilket är detsamma som 2,6 grader C ) för varje joule av energi avleds tråden
6 Heat är fiende till elektriska kretsar : . En överhettad tråd kan skada kretsen eller ens starta en brand .
Beräkna hur mycket ström kabeln kan ta innan du når den maximala temperaturen . Den kraft som upptas i en resistor ges av den aktuella kvadrat gånger motstånd , så den maximala totala strömmen ges av I_total = sqrt ( ( maximal temperatur – starttemperatur ) /( Tc x R ) ) katalog
. fann den maximala temperaturen i steg 4 , fann du Tc i steg 5 , och man beräknade R i steg 3 för exempel anta kretsen börjar vid 25 grader C , så den maximala strömmen ges av I_total = sqrt ( ( 200 . – 25 ) /( 2,6 x 9,6 x 10 ^ -4 ) ) = 265 ampere .
7
Bestäm hur mycket tid tråden behöver bära ström . Dividera den totala strömmen genom den tid som tråden kommer att bära ström. Till exempel kan du ha en krets som skickar ström genom din silvertrådi två minuter — 120 sekunder . Då den maximala genomsnittliga ström det kunde bära skulle vara 265 amps/120 sekunder : . 2.2 ampere Addera