Як розрахувати спіраль


 

Нагрівальним елементом в чайник, праска, електроплитах служить електрична спіраль. Роблять її з ніхромового або фехралевой дроту, що володіє високою жаростійкістю і високим питомим електричним опором. Від фізичних властивостей дроту і розмірів спіралі залежить кількість теплоти, що виділяється в провіднику. Тому, перш ніж встановити спіраль в електричний прилад, необхідно розрахувати її параметри.



Вам знадобиться

Спіраль, штангенциркуль, лінійка. Необхідно знати матеріал спіралізначенія сили струму I і напруги U при яких працюватиме спіраль, і з якого матеріалу вона зроблена.

Інструкція

  1. З’ясуйте, який опір R повинно бути у вашій спіралі. Для цього скористайтеся законом Ома і підставте значення сили струму I в ланцюзі та напруги U на кінцях спирали в формулу R = U / I.

  2. Як розрахувати спіраль

                            Штангенциркулем виміряйте діаметр дроту d в міліметрах і переведіть його в метри, помноживши отримане значення на 0,001.
  3. Визначте площу перерізу дроту за формулою: S = πd ² / 4 в метрах в квадраті. π ≈ 3,14.
  4. За довідником визначте питомий електричний опір матеріалу ρ, з якого буде зроблена спіраль. ρ має бути виражене в Ом • м. Якщо значення ρ в довіднику дано в Ом • мм ² / м, то помножте його на 0,000001.
    Наприклад: питомий опір міді ρ = 0,0175 Ом • мм ² / м, при перекладі в СІ маємо ρ = 0,0175 • 0,000001 = 0,0000000175 Ом • м.
        
  5. Довжину дроту знайдіть за формулою: L ₒ = R • S / ρ.
  6. Відміряйте лінійкою на спіралі довільну довжину l (наприклад: l = 10см = 0,1 м). Порахуйте число витків n, що приходять на цю довжину. Визначте крок спіралі H = l / n або виміряйте його штангенциркулем.
  7. Штангенциркулем визначте зовнішній діаметр спіралі D в метрах.
  8. Знайдіть скільки витків N можна зробити з дроту завдовжки L ₒ: N = L ₒ / (πD + H).
  9. Довжину самої спіралі знайдіть за формулою: L = L ₒ / N.

Зверніть увагу

Питомий електричний опір матеріалу в довідниках дається найчастіше при температурі t ₒ = 20 ₒ С. При збільшенні або зменшенні температури провідника змінюється і його питомий опір. Величину його зміни показує температурний коефіцієнт опору α. Якщо температура провідника t відрізняється від довідкової, то формула довжини дроту в п.6 буде наступною L ₒ = R ₒ • S / ρ, де R ₒ = R / (α (t-t ₒ) +1).

Корисні поради

Стандартна напруга в побутовій електромережі U = 220В. Сила струму обмежується запобіжниками в електрощитку і дорівнює, як правило, I = 16А.