Es podria pensar que un element de calefacció hauria de tenir una resistència molt alta - després de tot, és la resistència que permet al material generar calor. Però això no és en realitat el cas. El que genera calor és el corrent que flueix a través de l'element, no la quantitat de resistència que sent. Aconseguir el màxim corrent que flueix a través d'un element calefactor és molt més important que forçar aquest corrent a través d'una gran resistència. Això pot semblar confús i contra-intuïtiu, però és bastant fàcil veure per què és (i ha de ser) cert, tant intuïtivament com matemàticament.
Intuïtivament...
Suposem que va fer la resistència del seu element de calefacció tan gran com sigui possible - infinitament gran, de fet. Llavors la llei d'Ohm (tensió = resistència × actual o V = IR) ens diu que el corrent que flueix a través del seu element hauria de ser infinitament petit (si jo = V / R, m'acosta zero a mesura que R s'acosta a l'infinit). Vostè tindria una gran resistència, sense corrent, i per tant no es produeix calor. A la dreta, i si anés a l'extrem oposat i fes que la resistència fos infinitament minúscula. Llavors tindrem un problema diferent. Encara que el corrent que podria ser enorme, R seria pràcticament zero, de manera que el corrent es cremallera a través de l'element com un tren exprés sense ni tan sols parar, produint cap calor en absolut.
El que necessitem en un element calefactor és, per tant, un equilibri entre els dos extrems: prou resistència per produir calor, però no així redueix massa el corrent. Nichrome és una gran opció. La resistència d'un filferro nichrome és (aproximadament) 100 vegades superior a la d'un filferro de la mateixa mida feta de coure (un excel·lent conductor), però només una quarta part tant com una vareta de grafit de mida similar (un conductor bastant bo) i potser només un milió de bilions de la d'un aïllant realment bo com el vidre. Els números parlen per si mateixos: nichrome és un conductor mitjà amb només resistència moderada, i no remotament un aïllant!
Matemàticament...
Podem arribar exactament a la mateixa conclusió amb les matemàtiques. La potència produïda o consumida per un flux d'electricitat és igual als temps de tensió del corrent (watts = volts × ampls o P = VI). També sabem de la llei d'Ohm que V = IR. Eliminar V d'aquestes equacions i trobem que el poder dissipat en el nostre element és I2R. En altres paraules, la calor és proporcional a la resistència, però també proporcional a la plaça del corrent. Així que el corrent té molt més efecte sobre la calor produïda que la resistència. Dobla la resistència i dobla la potència (gran!), però dobla el corrent i quadruplica la potència (fantàstic!). Així que el corrent és el que realment importa.
És fàcil calcular que la resistència del filament en una làmpada incandescent típica és d'uns pocs centenars d'ohms. Et deixaré el càlcul!
