Der heisse Draht

[Sewing]

Es geht darum, einen Draht durch Anlegen einer Spannung zu erhitzen, sodass es möglich ist, mit ihm Dinge zu "zerschneiden"

Dabei darf der Draht jedoch nicht durchbrennen


Nun meine Frage:

Wie bringt man den Draht auf eine angemesene Temperatur?

Wenn ich eine Spannung anlege, fliesst ja je nach Länge, Dicke und Materialeigenschaft ein Strim bestimmten Betrages!

Aber der fließt doch auch durch normale Leitungen/Kabel

Warum fangen die nicht auch an zu glühen oder heiß zu werden?

[Live1982]

Aber der fließt doch auch durch normale Leitungen/Kabel

Warum fangen die nicht auch an zu glühen oder heiß zu werden?

1. Weil da normalerweise noch Verbraucher mit einem gewissen Widerstand dranhängen, die den Stromfluss begrenzen.

2. Weil die "normalen" Leitungen vom Querschnitt so ausgelegt sind, dass sie eben nicht heiß werden.

-> Bsp: Zulässige Belastbarkeit von Kupferleitungen im KFZ:

A in (mm²): 0,5 1 4 70
Imax in (A): 10 19 42 245

:)

[Sewing]

und der Heizdraht ist dann besonders dünn oder wie habe ich das zu verstehen? warum wird er so heiß im Gegensatz zu den Leitungen?

[Live1982]

weil die stromdichte zu groß wird. je höher die stromdichte bei gleichbleibendem leitungsquerschnitt, umso wärmer wird das ganze

[Pinoccio]

und der Heizdraht ist dann besonders dünn oder wie habe ich das zu verstehen? warum wird er so heiß im Gegensatz zu den Leitungen?1. Ja
2. Weil, anschaulich gesprochen, in einem Stromkreis da die Wärme entsteht, wo der Widerstand am größten ist. Und das ist bei einem Fön mit Kabel der Fön, bei einem Heizdraht der Heizdraht.

weil die stromdichte zu groß wird. je höher die stromdichte bei gleichbleibendem leitungsquerschnitt, umso wärmer wird das ganzeIch finde diesen Ansatz ungünstig. (Zumal der TE vermutlich mit Stromdichte nichts anfangen kann.)
Ursache des Stromflusses ist eine Spannung (i. d. R. konstant* 230 V). Wirkung ist ein Stromfluss mit einer Stromstärke, die sich aus dem gesamten WIderstand des Stromkreises ergibt nach I=U/R. Besteht der Stromkreis aus zwei Widerständen R1 und R2 in Reihe (das ist bei Verbraucher+Kabel ja der Fall), so wird berechnet sich das Verhältnis der (Wärme-)Leistung P1 und P2 proportional zu den entsprechenden Widerständen. Damit ist bei einem Kabel mit sehr geringen Widerstand die Heizleistung sehr klein gegenüber dem Verbraucher mit höherem Widerstand.

* Jaja, Wechselstrom ...

mfg

[littlejam]

Es geht darum, einen Draht durch Anlegen einer Spannung zu erhitzen, sodass es möglich ist, mit ihm Dinge zu "zerschneiden"

Zu erwähnen ist noch, dass die Spannung alleine garnicht so wichtig ist. Man kann mit einer 12V Autobatterie prima einen wirklich dicken Draht zum glühen bringen.

Gruß

[Pinoccio]

Zu erwähnen ist noch, dass die Spannung alleine garnicht so wichtig ist. Man kann mit einer 12V Autobatterie prima einen wirklich dicken Draht zum glühen bringen.Elektroschweißen findet i. d. R. auch mit ungefährlichen Spannungne um 40 Volt statt.

mfg

[Sewing]

mh, gibt es denn ne Hausnummer (Watt) bei denen es erheblich warm wird?

Ist der fließende Strom dafür verantwortlich oder wirklich die abfallende Leistung?

Ich meine bei 12 V kann ich ja mit beispielsweise 12 Ohm einen Strom von 1A erzeugen
Bei einer Spannung von 120 V und 120 Ohm ebenfalls, jedoch untercheidet sich die Leistung um den Faktor 10

[Pinoccio]

mh, gibt es denn ne Hausnummer (Watt) bei denen es erheblich warm wird?Nicht wirklich. Eine 2-Watt-Glühlampe (z. B. im Fahrrad) erreicht am Glühdraht auch etwa 3000°C, ein 2000 Watt starker Elektroherd nur einige hundert Grad.
Für eine realistische Abschätzung müsstest du mehr wissen über die Geometrie deines Drahtes. Oder messen.
Ist der fließende Strom dafür verantwortlich oder wirklich die abfallende Leistung?Der fließende Strom ist die Ursache für die Erwärmung des Drahtes. Wieviel Energie dabei umgewandelt wird hängt von den Gegebenheiten im Leiter ab, ein Maß für das Wieviel kann die abfallende Leistung sein.

mfg

[Sewing]

ja gut aber so ein besagter Heizdraht hat doch eben einen absichtlich hohen Widerstand, also fließt ein geringerer Gesamtstrom als beispielsweise bei einem gut leitenden Material!


Aber steht das nicht im gegensatz zur Forderung durch einen Strom eine Erwärmung zu erzeugen?

[Pinoccio]

ja gut aber so ein besagter Heizdraht hat doch eben einen absichtlich hohen Widerstand, also fließt ein geringerer Gesamtstrom als beispielsweise bei einem gut leitenden Material!

Aber steht das nicht im gegensatz zur Forderung durch einen Strom eine Erwärmung zu erzeugen?Nein, du musst das als Gesamtsystem betrachten. Beispiel:
Spannun: 230 V (als konstant angenommne, für ohmsche Lasten und zur Erwärmung interessiert der Rest nicht)
Fön:
Zuleitung: 0,1 Ohm
Heizdraht im Gerät: 20 Ohm
Gesamtwiderstand sind 20,1 Ohm, also ergibt sich eine Stromstärke von 11,4 A (http://www.google.de/search?hl=de&client=firefox-a&rls=org.mozilla%3Aen-US%3Aofficial&hs=6mN&q=%28230+V%29+%2F+20,1+Ohm&btnG=Suche&meta=) ergo ~2600 Watt. Davon fallen nur rund 13 Watt im Kabel an, es wird vermutlich also nichtmal handwarm.

Wenn du nur die Zuleitung kurzschließen würdest, dann würde (sowieso die Sicherung kommen, egal) ein Strom von 2300 Ampere fließen und du hättest eine Heizleistung von 529 kW (=709 PS!). Damit könntest du anderthalb Liter Wasser in einer Sekunde zum Kochen bringen.

mfg

[Sewing]

okay danke dir für deine ausführliche Hilfe

[Plutos]

Nein, du musst das als Gesamtsystem betrachten. Beispiel:
Spannun: 230 V (als konstant angenommne, für ohmsche Lasten und zur Erwärmung interessiert der Rest nicht)
Fön:
Zuleitung: 0,1 Ohm
Heizdraht im Gerät: 20 Ohm
Gesamtwiderstand sind 20,1 Ohm, also ergibt sich eine Stromstärke von 11,4 A (http://www.google.de/search?hl=de&client=firefox-a&rls=org.mozilla%3Aen-US%3Aofficial&hs=6mN&q=%28230+V%29+%2F+20,1+Ohm&btnG=Suche&meta=) ergo ~2600 Watt. Davon fallen nur rund 13 Watt im Kabel an, es wird vermutlich also nichtmal handwarm.

Wenn du nur die Zuleitung kurzschließen würdest, dann würde (sowieso die Sicherung kommen, egal) ein Strom von 2300 Ampere fließen und du hättest eine Heizleistung von 529 kW (=709 PS!). Damit könntest du anderthalb Liter Wasser in einer Sekunde zum Kochen bringen.

mfg

:eek:

Ich bin dann mal weg, am Toaster experimentieren :smile:.

[Sewing]

gut okay jetzt sagen wir ich habe einen Draht mit durchmesser d=0.025mm der 100 Ohm/m hat!


An welche Spannung muss/kann ich den anschließen um ihn ordentlich zu erhitzen (um die 120 °C)

[anorakker]

Das kann man so pauschal nicht beantworten, dazu müsste man erst wissen, wieviel (Wärme)Energie der Draht denn wieder los wird, einfacher gesagt "weggekühlt" wird.
Dazu gibt es 3 Mechanismen, Wärmestrahlung, Wärmeleitung und Konvektion, in der Summe ist das dann gleich der zugeführten elektrischen Energie, die man ja recht einfach errechnen kann.

[Pinoccio]

Das kann man so pauschal nicht beantworten, dazu müsste man erst wissen, wieviel (Wärme)Energie der Draht denn wieder los wird, einfacher gesagt "weggekühlt" wird.
Dazu gibt es 3 Mechanismen, Wärmestrahlung, Wärmeleitung und Konvektion, in der Summe ist das dann gleich der zugeführten elektrischen Energie, die man ja recht einfach errechnen kann.Ein entscheidender Punkt ist die Widerstandserhöhung beim Erwärmen. (sieh z. B. hier (http://www.forum-3dcenter.org/vbulletin/showthread.php?t=463873)) Grob gesagt: der Draht erhitzt sich, sein Widerstand steigt und weniger Strom fließt. Dabei erhitzt scih der Draht soweit, daß das ganze eine Gleichgewicht bildet. Bei welcher Temperatur da liegt, hängt ganz entscheidend von der Geometrie des Drahtes ab.

Nehmen wir einfach mal an, daß die Kovektion vernachlässigbar ist (sollte für die Größenordnung reichen), Wärmeleitung musst du wohl auch vernachlässigen, je heißer und, dünner und länger dein Draht ist, desto weniger fällt sie ins Gewicht.
Formel: Stefan-Boltzmann-Gesetz (http://de.wikipedia.org/wiki/Stefan-Boltzmann-Gesetz)
Den Emmissionsgrad können wir mit 1 annehmen, A kannst du dir selbst ausrechnen. So bekommst du die Abtrahlungsleistung P_strahlung in Abhängigkeit von der Temperatur. Nun kannst du deine Zieltemperatur einsetzen und bekommst eine Angabe in Watt. Nun musst du schauen, wie du die Spannung wähle musst, damit dein Draht diese Leistung als elektrische Leistung aufnimmt, dabei ist die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes zu beachten.

Wenn du beim Rechnen weiter Hilfe Brauchst, sag Bescheid.

mfg