Bir ısıtma elemanı gerçekten yüksek bir direnç olması gerekir düşünebilirsiniz-sonuçta, bu malzeme ısı üretmek için izin veren direnç. Ama aslında durum böyle değil. Isı üreten şey, elementin içinden akan akımdır, hissettiği direnç miktarı değil. Bir ısıtma elemanından akan maksimum akımı elde etmek, o akımı büyük bir dirençle zorlamaktan çok daha önemlidir. Bu kafa karıştırıcı ve karşı sezgisel görünebilir, ama neden (ve olmalıdır) doğru, hem sezgisel hem de matematiksel olarak görmek oldukça kolaydır.
Sezgisel...
Isıtma elementinizin direncini mümkün olduğunca büyük yaptığınızı varsayalım. Daha sonra Ohm yasası (voltaj = akım × direnci veya V = IR) elementiniz üzerinden akan akımın sonsuz derecede küçük olması gerektiğini söyler (Eğer = V/R, R sonsuzluğa yaklaştıkça sıfıra yaklaşırım). Büyük bir direnciniz, akıntınız yok ve bu yüzden ısı üretikar değil. Doğru, peki ya tam tersi bir uçta gidip direnci sonsuz derecede küçük yaparsak? O zaman farklı bir sorunumuz olurdu. Mevcut ben büyük olabilir rağmen, R neredeyse sıfır olurdu, bu yüzden akım bile durmadan bir ekspres tren gibi eleman üzerinden zip, hiç ısı üreten.
Bir ısıtma elemanı nda ihtiyacımız olan şey bu nedenle iki uç arasında bir dengedir: ısı üretmek için yeterli direnç, ama bu yüzden akımı çok fazla azaltır. Nichrome harika bir seçimdir. Bir nikrom telin direnci (kabaca) bakırdan (mükemmel bir iletken) yapılmış aynı boyuttaki bir telden 100 kat daha yüksektir, ancak sadece dörtte biri benzer büyüklükteki grafit çubuk (oldukça iyi bir iletken) ve belki de sadece bir milyon trilyonda biri kadar cam gibi gerçekten iyi bir yalıtkandır. Sayılar kendileri için konuşmak: nichrome sadece orta direnç ile ortalama bir iletken, ve uzaktan bir yalıtkan değil!
Matematiksel...
Matematikle aynı sonuca ulaşabiliriz. Elektrik akışı tarafından üretilen veya tüketilen güç, akımdaki gerilim sürelerine eşittir (watt = volt × amper veya P = VI). Ayrıca Ohm yasasından biliyoruz ki V = IR. V'yi bu denklemlerden çıkarın ve elementimizde dağılan gücün I2R olduğunu görüyoruz. Başka bir deyişle, ısı direnç ile orantılı, ama aynı zamanda akım kare ile orantılıdır. Yani akım, üretilen ısı üzerinde dirençten çok daha fazla etkiye sahiptir. Çift direnç ve çift güç (büyük!), ama çift akım ve güç dört katına (fantastik!). Yani asıl önemli olan akıntı.
Tipik bir akkor lambadaki filamentdirencinin birkaç yüz ohm olduğunu hesaplamak kolaydır. Hesaplamayı sana bırakıyorum!
