電熱線と 配線用の線

質問

昔のことです。
発泡スチロールをカットしたいと思い、市販のものが見つからなかったので、
学生時代、理科がそんなに好きではなかった私ですが、
自分で、乾電池と針金で作ろうと思いました。
35年前の学研の科学学習の付録にあったものをイメージして…。
配線用の針金をむき出しにし、
乾電池の＋と－につけ、しばらく待ちました。
むき出しの線は発熱することはなく、
それで、
電気抵抗のある針金でなければ、発熱しないのでは、と考えました。
配線用の線は、抵抗がない。
そして今私がした行為は　「ショート」なのではと考えました。
電池も瞬時で消耗してしまったことでしょう。
確かショートってやっちゃいけないことだったよね。
（なぜやっちゃいけないのかは忘れましたが。）

発熱する線は「ニクロム線」らしい。
でもちっとも発熱しない。
乾電池は単1～単4、どれがいいのか？ニクロム線の長さと太さは？
電流も電圧も抵抗も測る装置を持たない私は、結局挫折。
発泡スチロールをカットする装置を作ることはあきらめました。
年月は流れ。
発泡スチロールをカットする道具を作る気はもう全然ないのですが、
ただ、自分の中で
理屈はあってたのか？
何が間違っていて、何が正しくて、何が足らなかったのか？
それだけが宿題のように、残りました。
配線用の線とニクロム線の違いは何でしょう？
抵抗の違い？
電気エネルギーを熱エネルギーに変える仕組みが、ニクロム線にはある？
中学卒業くらいの基礎知識のレベルで、どなたか、教えていただけませんか。

回答No.2

inara · ベストアンサー

配線用とヒータ用の線の違いは電気抵抗の違いです。
配線用は銅線、ヒータ用はニクロム線が有名ですが、ニクロム線の電気抵抗は銅の60倍あります。同じ太さと長さの銅とニクロム線に同じ電流を流すと、ニクロム線は銅の60倍発熱します。数字で言うと、直径0.5mm（シャープペンシルの芯の太さ）、長さ50cmの線に、1アンペアの電流を流すと、銅線は0.04ワット、ニクロム線は2.5ワットの熱を出します。

では発泡スチロールを切るときに、抵抗の高い電線が良いかというとそうではなく、乾電池を使う場合は、抵抗が小さすぎても大きすぎても熱くなりません。1.5Vの乾電池１個使うとして、これに直径0.5mm・長さ50cmの銅線をつなぐと、計算上は、32アンペアの電流が流れることになりますが、乾電池はそんな電流を作れません（いっぺんに電池がなくなってしまいます）。逆に、大きな抵抗の線をつなぐと、今度は電流がほとんど流れなくて発熱しません。乾電池なら、一番良い抵抗値があるのですが、話が難しくなるので細かい話はしませんが、鉄とかニクロム線は、ある程度細い線を使えばヒータ向きの線です。

発泡スチロールを切る線は、ニクロム線でなくとも、100円ショップで売っている、針金（アルミ製でなく鉄製の）で大丈夫ですよ。太さが0.1mmから0.5mmの範囲のを何種類か買ってきて、いろいろやってみればうまくいきます。銅線でもヒータにならないことはないですが、ニクロム線と同じ抵抗にするには、直径0.1mmのものが必要です。そんな細い銅線は売っていないでしょう。

回答No.3

NAZ0001

電池には、内部抵抗という物があります。ショートさせた場合、針金より電池の方が抵抗が大きいため、「電熱線が発熱する」と同じことが、電池の中で発生します。下手すると、電池の破裂！発火！ということに。

「内部抵抗を考慮した場合の、電池に繋げた抵抗での消費電力」については、は、高校あたりで行うと思いますが。
電池の内部抵抗より小さい針金を繋げては、電池が発熱するばかりですし。電池の内部抵抗より大きなニクロム線抵抗を繋げても、電池程度では発熱するほど電流が流れません。
電池を増やすしかありませんが。内部抵抗の少ないNiCd電池でも10個ほどは必要です。

安全性/電池代を考えると、製品を買った方がよいかと思います。
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回答No.1

noname#23986

電熱線も電線も抵抗が違うだけで基本的には導体です。
完全な導体（抵抗０)は超伝導状態のときにしかないのでどのような導体も電気抵抗はあります。
だからどのような導体も電流が流れると発熱します。
電線も電流が流れているときは発熱しています。
試しに電子レンジやオーブンを使っているときにコードを握ってみてください。
導体の途中に選んだ２点間の抵抗をR、そこに流れている電流をIとするとその部分の消費電力はR×Iの二乗となりそれに見合った熱を発生するのです。
電熱線は抵抗が大きくなるようにまた温度が上がっても溶けないように工夫されています。