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抵抗加熱の原理

抵抗加熱の原理

 

 

「導線に定常電流を流すと一定時間内に発生するジュール熱の量は電流の大きさの二乗と導線の抵抗に比例する。」という法則があり、これを"ジュールの法則"といいます。

この関係式は次のように表されます。

P=I²・R
  • P:熱量(W-ワット)
  • I:電流値(A-アンペア)
  • R:抵抗値(Ω-オーム)

 

一方、1秒間に1ワットの仕事をすると1ジュールの熱が発生します。

H=P・t
  • H:発熱量(J-ジュール)
  • t:時間(sec-秒)
 

これが抵抗加熱の原理です。
導線にはそれぞれ固有の抵抗があります。
利用する温度や雰囲気などから必要とする耐熱性や耐食性が違い、さまざまな材料が発熱体として使用されています。

しかし、どんな材質の導線であろうと電流を流した場合に発生する熱量はすべて上述のジュールの式で求められます。

 

 

 

 

 

 発熱体の種類と特徴

 

発熱体には、金属発熱体と非金属発熱体があり、それぞれ固有の抵抗があります。利用する温度や雰囲気などから、耐熱性や耐腐食性が異なるさまざまな材料が発熱体として使用されます。主なものを下表に示します。

 

種類
最高使用
温度(℃)
20℃抵抗率
(μΩcm)
特徴
金属
鉄・クロム・アルミ
1,100-1,400
123-160
耐酸化性優れる、じん性劣る
ニッケル・クロム
1,000-1,200
108-112
最も普及、高温強度、成形良
モリブデン
1,800
5
高温使用可、還元雰囲気要
タングステン
2,400
5.5
超高温使用可、還元雰囲気要
非金属
炭化ケイ素
1,650
20,000
(1,000℃)
非金属で最も普及、断続使用不適
モリブデンシリサイド
1,800
30
曲げ強度大、熱衝撃性弱い
ランタンクロマイト
1,800
110,000
(1,500℃)
熱衝撃性劣る
カーボン
2,600
8
超高温使用可、急熱急冷に強い

 

 

 

 

 

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