Du tror måske et varmeelement skulle have en virkelig høj modstand- trods alt er det den modstand, der gør det muligt for materialet at generere varme. Men det er faktisk ikke tilfældet. Hvad genererer varme er den strøm, der strømmer gennem elementet, ikke mængden af modstand, det føles. At få den maksimale strøm, der strømmer gennem et varmeelement, er langt vigtigere end at tvinge denne strøm gennem en stor modstand. Dette kan synes forvirrende og counter-intuitive, men det er ganske nemt at se, hvorfor det er (og skal være) sandt, både intuitivt og matematisk.
Intuitivt...
Antag, at du gjorde modstanden af dit varmeelement så stort, som du overhovedet kunne - uendeligt stor, faktisk. Så Ohm's lov (spænding = nuværende × modstand eller V = IR) fortæller os den strøm, der strømmer gennem dit element skulle være uendeligt lille (hvis jeg = V / R, jeg nærmer mig nul som R nærmer uendelighed). Du ville have en kæmpestor stor modstand, ingen strøm, og derfor ingen varme produceret. Hvad nu, hvis vi gik til den modsatte yderlighed og gjorde modstanden uendeligt lille. Så ville vi have et andet problem. Selv om den nuværende jeg kunne være enorm, ville R være næsten nul, så den nuværende ville zip gennem elementet som en eksprestog uden selv at stoppe, producerer ingen varme overhovedet.
Det, vi har brug for i et varmeelement, er derfor en balance mellem de to yderpunkter: tilstrækkelig modstandsdygtighed til at producere varme, men ikke så det reducerer strømmen for meget. Nichrome er et godt valg. Modstanden af en nikrot tråd er (ca.) 100 gange højere end en ledning samme størrelse fremstillet af kobber (en fremragende leder), men kun en fjerdedel så meget som en lignende størrelse grafit stang (en temmelig god dirigent) og måske kun en million trillionth, at en rigtig god isolator såsom glas. Tallene taler for sig selv: nichrome er en gennemsnitlig leder med kun moderat modstand, og ikke fjernt en isolator!
Matematisk...
Vi kan nå nøjagtig den samme konklusion med matematik. Den effekt, der produceres eller forbruges af en strøm af elektricitet, er lig med de spændingstider, der er strømtidelig (watt = volt × forstærkere eller P = VI). Vi ved også fra Ohms lov, at V = IR. Eliminer V fra disse ligninger, og vi finder magt spredes i vores element er I2R. Med andre ord er varmen proportional med modstanden, men også proportional med strømmens kvadrat. Så strømmen har langt mere effekt på den producerede varme end modstanden. Dobbelt modstand, og du fordobler magten (stor!), Men dobbelt så strøm, og du firdobler strømmen (fantastisk!). Så den nuværende er, hvad der virkelig betyder noget.
Det er nemt at beregne, at modstanden af glødetråden i en typisk glødelampe er et par hundrede ohm. Jeg vil overlade beregningen til dig!
