Hvordan beregne bæreevnen til Silver

De elektriske kretser i mobiltelefonen din, kjøleskap, bordlampe og alt annet elektronisk har blitt utformet i henhold til visse regler. Reglene regulerer ting som hva effekten av lyspære kan settes i en stikkontakt, hvor tykke ledninger må være og hvor lenge ledningene kan være. Reglene er utformet for å beskytte ledningene fra å bli for varm.

Mengden en ledning varmes opp, avhenger av mengden av strøm som går gjennom den, og motstanden i ledningen. Motstanden i ledningen avhenger av dens geometri: lengre ledninger har høyere motstand, mens større diameter ledninger har lavere motstand. Motstanden i en ledning er også avhengig av materialet den er laget av: samme form ledning laget av aluminium eller av sølv vil ha en annen motstand. For å bestemme strømkapasitet sølv, må du finne ut hvor mye strøm sølv kan bære før det blir for varmt.

Bruksanvisning

1 Samle informasjon om egenskapene til sølv. Du trenger resistivitet, som indikerer hvor mye et materiale motstår elektrisk strøm; massetetthet, som er et mål på hvor tung en viss mengde materiale er; og spesifikk varme, som måler hvor lett det materialet endrer temperaturen når den absorberer energi.

Ifølge Periodictable.com, bestemme resistivitet av sølv ved å beregne: rho_r, er 1,6 x 10 ^ -8 meter-ohm; massetettheten, rho_m, er 10,49 g / cm ^ 3; spesifikk varme, C, er 235 joule / kg-kelvin.

2 Definer geometrien i sølv wire. Motstanden er avhengig av geometrien.

For eksempel kan du ha en 30 cm stykke av 20 gauge, som har et areal på 0,5 kvadratmillimeter.

3 Beregn motstand av wire. Motstanden er gitt av resistivitet ganger lengden / område. Motstanden bestemmer hvor mye energi vil bli absorbert av wiren når strømmen går gjennom. For eksempel, R = rho_r xl / areal = 1,6 x 10 ^ -8 m-ohm x 0,3 m / (5 x 10 ^ -7 m ^ 2) = 9,6 x 10 ^ -4 ohm.

4 Beregn den maksimale tillatte temperatur. Denne temperaturen kan være smeltepunktet for ledningsisolasjonen, antennelsestemperaturen til et trykt kretskort eller --- i de mest ekstreme tilfeller mulig --- smeltepunktet til materialet. For dette eksempelet, antar den maksimale temperaturen er 200 grader C, en felles temperatur rating for isolasjon.

5 Bestem hvordan temperaturendringer som wire absorberer energi. Du vil bli beregne energien ledningen absorberer i Joules, en enhet av energi. Beregn temperaturstigningen pr Joule av energi i ledningen. Temperaturstigningen er gitt ved den inverse av varmekapasiteten ganger massen av tråden, som er rho_m x lengde x-området.

For eksempel har ledningen en masse av rho_m x lengde x areal = .0105 kg / cm ^ 3 x 30 cm x 0,005 cm ^ 2 = .0016 kg. Multiplisere dette med varmekapasiteten og invertere resultatet for å få temperatur-koeffisient, Tc: 1 / (235 J / kg-K x 0,0016 kg) = 2,6 K / J. Som er, vil ledningen stige i temperatur med 2,6 kelvin (som er den samme som 2,6 ° C) for hver av joule energi forsvant på ledningen.

6

Beregne mengden av strøm tråden kan ta før den når den maksimale temperatur. Den effekt som forbrukes i en motstand er gitt ved de nåværende kvadrerte ganger motstand, slik at den maksimale totale strøm er gitt ved I_total = sqrt ((maksimal temperatur - utgangstemperatur) / (Tc x R)).

Du fant den høyeste temperaturen i trinn 4, du fant Tc i trinn 5, og du beregnet R i trinn 3. For eksempel anta kretsen starter på 25 grader C, slik at den maksimale strømmen er gitt av I_total = sqrt ((200 -25) / (2,6 x 9,6 x 10 ^ -4)) = 265 ampere.

7 Bestem deg for hvor mye tid ledningen må bære strøm. Dele den totale strømmen av hvor mye tid ledningen skal frakte strøm. For eksempel kan du ha en krets som vil sende strøm gjennom din sølv wire i to minutter --- 120 sekunder. Da den maksimale gjennomsnittlige strøm det kunne bære ville være 265 ampere / 120 sekunder: 2,2 ampere.

Hint

• Beregningen er skissert her gir en viss idé om den nåværende kapasiteten på sølv wire. En full analyse også vil omfatte hvordan ledningen blir kvitt overskuddsvarme. Det beregningen avhenger av mange detaljer om fabrikasjon: Hvis det er luftsirkulasjon i hele ledningen, hvis ledningen berører andre materialer som kan absorbere noen av ledningen varme, hvis andre nærliggende komponenter er varme opp også. Ved å ta slike ting i betraktning, kan du bruke denne metoden for å beregne steady-state grense på strøm. Det vil si at strømmen som skaper den maksimale toler temperatur som tråden blir avkjølt.