Keramika isitgichlarining ilmiy tamoyillari

Keramika isitgichi nima?
Keramika isitgichlarining ilmiy printsipi shundan iboratki, keramik isitgichlar musbat harorat koeffitsienti (PTC) keramik isitish elementlaridan foydalanadigan va qarshilik isitish printsipi orqali issiqlik hosil qiluvchi elektr isitgichlardir. Seramika materiallari ular orqali oqim o'tganda issiqlik hosil qilish va o'tkazish uchun etarli qarshilik va issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Ular yuqori kuch va chidamlilikka ega. Shuning uchun ular isitish elementlari sifatida ishlatilganda yaxshi ishlaydi. Keramika isitgichlarining isitish elementi sof keramik materiallardan tayyorlangan, ammo ularning ko'pchiligi metall va seramika materiallari bilan o'ralgan kompozitsion materiallardir. Ikkinchisida keramik material izolyator vazifasini bajaradi, lekin ayni paytda atrofdagi muhitga issiqlikni o'tkazadi va shu bilan izolyatsiyalanmagan qarshilik simlari bilan bog'liq issiqlik va energiya yo'qotishlarini kamaytiradi.

Seramika isitgichlar mahsulotlarni quritish, qaynatish, shakllantirish va eritish kabi sohalarda keng qo'llaniladi. Seramika isitgichlar tez, xavfsiz va toza issiqlik manbalarini ta'minlab, kosmik isitish uchun keng qo'llaniladi.

Keramika isitgichlarining ilmiy asoslari
Keramika isitgichlarini loyihalash va ishlatish bilan bog'liq muhim ilmiy tamoyillarni tushunish. Biz birinchi navbatda qarshilikni isitish masalasini hal qilishimiz kerak. Avval aytib o'tganimizdek, keramika isitgichlari Joule yoki Ohmik isitish deb ham ataladigan qarshilik isitish printsipi asosida ishlaydi. Qarshilik isitish - bu materialdan oqim o'tganda qarshilik yo'qolishi tufayli issiqlik hosil bo'ladigan hodisa. Bu elektr energiyasini issiqlik energiyasiga aylantirish shaklidir. Ushbu transformatsiya elektr isitgichlar uchun foydalidir, chunki qarshilik yo'qolishi ularning samaradorligini oshiradi. Biroq, bu ta'sir ma'lum holatlarda, masalan, elektr energiyasini uzatish va taqsimlashda, shuningdek, elektron qurilmalar va qurilmalarning aksariyat turlarining ishlashida istalmagan.

Joulning birinchi qonuni yoki Joule Lenz qonuni hosil bo'lgan issiqlik energiyasi va kirish elektr parametrlari o'rtasidagi bog'liqlikni matematik tarzda ko'rsatadi. Bu qonunda aytilishicha, vaqt birligidagi issiqlik, ya'ni isitish quvvati (P) matematik tenglama bilan ifodalangan oqim (I) va qarshilik (R) kvadratining ko'paytmasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir: P{{0 }}I2R.

Molekulyar darajada qarshilik isitish
Qarshilik isishi hodisasini molekulyar darajadagi oqim oqimi paytida material ichida nima sodir bo'lishini kuzatish orqali tushuntirish mumkin.

Supero'tkazuvchilarning ikkita nuqtasi o'rtasida potentsial farq mavjud bo'lganda, elektr maydoni hosil bo'lib, atomlar orasidagi eng tashqi erkin elektronlarning harakatini tezlashtiradi va shu bilan bu elektronlar uchun kinetik energiya beradi. Elektronlar yuqori potentsialli nuqtalardan pastroq potentsialli nuqtalarga o'tadi. Elektron oqimining tezligi asosiy elektr parametri bo'lgan oqim deb ataladi. Oqim kuchlanish (V) va ikki nuqta orasidagi potentsial farq bilan to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir va qarshilikka teskari proportsionaldir; Bu munosabat quyidagi matematik tenglama bilan ifodalanadi: I=V/R.

Ushbu elektronlar potentsiallari pastroq nuqtalar tomon oqib kelganda, ular materialni tashkil etuvchi atomlar, boshqa elektronlar va aralashmalar bilan to'qnashadi va molekulyar tebranishlarni keltirib chiqaradi. Bundan tashqari, elektronlar oqimiga to'sqinlik qiluvchi qarama-qarshi kuchlar mavjud. Elektronlar pastroq potentsiallarga qarab oqganda, bu to'qnashuvlar va qarama-qarshi kuchlar ishqalanish hosil qiladi. Elektronlarning harakati davomida ishqalanishni engish uchun ular material tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlik asosida ish qilishlari kerak. Materiallar tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlik (yoki ushbu maqoladagi isitish elementi) atrofdagi ob'ektlarning haroratini oshirish uchun ishlatiladi.

Qarshilikning tashqi xossalari
Qarshilik - bu materialning tashqi xususiyati bo'lib, u oqim yoki elektronlar oqimiga reaktsiya kuchini bildiradi. Tashqi xususiyat sifatida u materialning uzunligi (l) va ko‘ndalang kesimining maydoniga (A) bog‘liq bo‘lib, uni R=r L/A bilan hisoblash mumkin. Ushbu tenglamada rho elektr qarshiligi bo'lib, u materialning haroratiga qarab o'zgarib turadigan xos xususiyatdir.

Supero'tkazuvchilardan tashqari barcha materiallar ma'lum darajada qarshilikka ega. Yaxshi isitish elementlari sifatida tasniflangan materiallar uchun ular etarli ichki qarshilikka ega bo'lishi kerak. Yuqori qarshilikka ega materiallar oqim oqimini blokirovka qilishda va ko'proq issiqlik hosil qilishda samaraliroqdir. Biroq, izolyator sifatida ishlatiladigan materiallarning qarshiligi juda yuqori bo'lmasligi kerak.

Issiqlik uzatish mexanizmi
Seramika isitgichlar issiqlikni o'tkazuvchanlik, konveksiya yoki radiatsiya orqali atrofdagi muhitga o'tkazadi. Issiqlik uzatishni o'tkazish aloqada bo'lgan ikkita ob'ekt o'rtasida issiqlik uzatishni o'z ichiga oladi. Konvektiv issiqlik uzatish ikki suyuqlik (suyuqlik yoki gaz) o'rtasidagi issiqlik almashinuvini o'z ichiga oladi. Konvektiv kosmik isitgichda havo termal keramik isitish elementi orqali o'tadi va atrof-muhit haroratini oshiradi. Nihoyat, radiatsion issiqlik uzatishda elektromagnit nurlanish natijasida hosil bo'lgan issiqlik bevosita yaqin atrofdagi narsalarga yoki odamlarga chiqariladi.

Ijobiy harorat koeffitsienti
Elektr qarshiligi va qarshilik haroratga qarab o'zgaradi. Agar materialning qarshiligi harorat oshishi bilan oshsa, u holda material ijobiy harorat koeffitsientiga ega. Seramika - ijobiy harorat koeffitsientiga ega bo'lgan yarim o'tkazgichli materiallar.

Keramika isitish elementining harorati oqimning yutilishi tufayli o'rnatilgan haroratgacha ko'tarilganda, qarshilik cheksizgacha oshadi va shu bilan oqim oqimi va issiqlik hosil bo'lishini to'xtatadi. Belgilangan harorat keramika tarkibiga bog'liq. Shuning uchun keramik isitgichlar atrof-muhit haroratiga moslashishi va issiqroq muhitda kamroq issiqlik hosil qilishi mumkin. Ular faqat atrofdagi haroratni haddan tashqari oshirmasdan etarli issiqlikni ta'minlaydi. Shuning uchun, keramik isitgichlar o'z-o'zidan tartibga solinadi, bu metall isitish elementlarida mavjud emas. O'z-o'zini tartibga soluvchi tabiat ularni ishlatish uchun xavfsizroq qiladi.