Porównanie nagrzewania oporowego i indukcyjnego

stal Ø6	I=4 działki	Stal Ø6	I= 12 działek	Stal Ø 8	I= 4 działki	Stal Ø8	I = 12 działek
t [s]	T [^oC]	t [s]	T [^oC]	t [s]	T [^oC]	t [s]	T [^oC]
10	42	10	64	10	72	10	126
20	284	20	344	20	259	20	310
30	360	30	451	30	361	30	459
40	394	40	506	40	414	40	514
50	410	50	552	50	464	50	565
60	440	60	567	60	483	60	581
70	457	70	578	70	485	70	596
80	456	80	586	80	490	80	607
90	465	90	596	90	499	90	612

Aluminium Ø6	I=4 działki	Aluminium Ø6	I=12 działki	Aluminium Ø8	I=4 działki	Aluminium Ø8	I=12 działek
t [s]	T [^oC]	t [s]	T [^oC]	t [s]	T [^oC]	t [s]	T [^oC]
10	73	10	106	10	50	10	83
20	146	20	201	20	105	20	107
30	172	30	235	30	136	30	175
40	187	40	251	40	169	40	219
50	200	50	272	50	175	50	243
60	205	60	286	60	179	60	246
70	209	70	293	70	180	70	251
80	213	80	302	80	189	80	259
90	218	90	314	90	179	90	271

Aluminium Ø6	I=1:1	Miedź Ø8	I=1:1	Aluminium Ø6	I=1:4	Stal Ø8	I=4:4
t [s]	T [^oC]	t [s]	T [^oC]	t [s]	T [^oC]	t [s]	T [^oC]
10	33	10	34	10	43	10	31
20	176	20	41	20	280	20	34
30		30	51	30		30	35
40		40	69	40		40	38
50		50	81	50		50	40
60		60	94	60		60	41
70		70		70		70	43
80		80		80		80	44
90		90		90		90	45

Stal Ø6	I=1:4	Stal Ø6	I=3:1	Miedź Ø6	I=1:4	Stal Ø8	I=1:4
t [s]	T [^oC]	t [s]	T [^oC]	t [s]	T [^oC]	t [s]	T [^oC]
10	24	10	43	10	63	10	28
20	29	20	87	20	146	20	29
30	31	30	130	30	293	30	30
40	35	40	186	40		40	32
50	39	50	264	50		50	34
60	43	60	308	60		60	34
70	47	70	350	70		70
80	51	80	397	80		80
90	55	90	422	90		90

Wnioski z przeprowadzonych pomiarów Jakub Kozłowski

1. Nagrzewanie oporowe - polega na przepływie prądu elektrycznego przez metale. Efekt ogrzewania podobny jest do uzyskiwanego w kuchenkach mikrofalowych, energia elektryczna zostaje zamieniona w energię cieplną w całej objętości materiału, a nie od środka jak ma to miejsce w nagrzewaniu indukcyjnym.

2. Indukcją elektrostatyczną (zwana też influencją elektrostatyczną) nazywamy sposób elektryzowania ciała w wyniku zbliżenia do niego naelektryzowanego ciała.

W przewodnikach wprowadzonych do pola elektrycznego ładunki swobodne przesuwają się tak, by wewnątrz przewodnika nie było pola elektrycznego. W wyniku czego przewodnik pozostaje elektrycznie obojętny (tak jak przed zbliżeniem) jako całość, ale jego części uzyskują ładunek elektryczny zwany ładunkiem indukowanym.

Przesunięte ładunki zmieniają pole elektryczne nie tylko w przewodniku ale także w otaczającej przestrzeni. Po odsunięciu ładunku indukującego (bez rozdzielania) układ ładunków w przewodniku powraca do poprzedniego stanu.

W dielektrykach pole elektryczne powoduje tylko niewielkie przesunięcie ładunków wywołując polaryzację dielektryka. Zazwyczaj polaryzacja ustępuje po wysunięciu dielektryka z pola elektrycznego, ale w ferroelektrykach pozostaje niewielka jej część zwana polaryzacją resztkową. Istnieją substancje zachowujące trwale stan naelektryzowania nazywane są one piroelektrykami.

Zjawisko indukcji elektrostatycznej jest odpowiedzialne za większość przypadków elektryzowania się ciał, np. taśmociągów, samochodu jadącego drogą, osoby chodzącej po izolującej podłodze.

Zjawisko to jest podstawą działania maszyny elektrostatycznej i generatora Van de Graffa, urządzeń do uzyskiwania ciał naelektryzowanych.

Indukcja elektrostatyczna powoduje nagrzewanie się ciał. Jest to wykorzystywane np. w kuchenkach indukcyjnych

1. Temperatura stali przy nagrzewaniu oporowym wzrasta o wiele wolniej od temperatury miedzi lub aluminium, która rośnie bardzo gwałtownie.

Według prawa Joule'a-Lenza : Ilość ciepła wydzielanego w czasie przepływu prądu elektrycznego przez przewodnik elektryczny jest wprost proporcjonalna do iloczynu oporu elektrycznego przewodnika, kwadratu natężenia prądu i czasu jego przepływu.

Gdzie:

Q – ilość wydzielonego ciepła;

I – natężenie prądu elektrycznego;

R – opór elektryczny przewodnika;

t – czas przepływu prądu.

Podczas doświadczenia czas i natężenie prądu elektrycznego dla badanych materiałów był taki sam. Zatem ilość wydzielonego ciepła zależy wprost proporcjonalnie do oporu materiału.

W przypadku jednorodnego materiału izotropowego rezystywność określa zależność rezystancji (oporu) materiału od jego wymiarów:

Z czego wynika:

gdzie:

R – rezystancja (opór),

S – pole przekroju poprzecznego elementu,

l – długość elementu.

Badane materiały miały taką samą długoś oraz pole przekroju poprzecznego, co jednoznacznie wskazuje, że ciepło zależy od rezystancji materiału. A rezystancja badanych materiałów w 20 ^oC to:

miedź 1,7 · 10⁻⁸ Ω·m

aluminium 2,82 · 10⁻⁸ Ω·m

stal 171·10^-9 Ω·m

Więc im większa wartość oporności właściwej materiału tym szybciej rośnie temperatura nagrzewania materiału.

1. Różnica między szybkością nagrzewania stali oporowo a indukcyjnie również wyniki z rezystancji właściwej materiału.

Ponieważ w nagrzewaniu oporowym szybciej nagrzewa się materiał o większej rezystancji właściwej, a podczas nagrzewanie indukcyjnego szybciej nagrzewać się będzie materiał o małej rezystancji właściwej

Dla tego stal, ponieważ jest bardzo dobrym przewodnikiem, o wiele szybciej nagrzejemy indukcyjnie niż oporowo.

1. Podczas nagrzewania aluminium oporowo i indukcyjnie odnotujemy bardzo podobną szybkość nagrzewania się materiału. Ponieważ aluminium ma większą oporność właściwą od stali dla tego szybciej nagrzeje się oporowo, ale również jest dobrym przewodnikiem, co pozwala również na dość szybkim nagrzaniu indukcyjnym.