Il riscaldamento a resistenza è un processo in cui l’energia termica viene prodotta facendo passare una corrente elettrica attraverso un conduttore appositamente progettato. La resistenza che il conduttore offre al passaggio della corrente provoca al suo interno una reazione a livello atomico, producendo energia e liberando calore. Questa reazione è soggetta a una relazione scientifica nota come prima legge di Joule che vede la quantità di calore generata dal processo dipendente dall’equilibrio tra la resistenza del conduttore e l’intensità della corrente. Il riscaldamento a resistenza è una delle forme più comunemente utilizzate di generazione di calore e si trova in un’ampia gamma di applicazioni domestiche e industriali. Il riscaldamento a resistenza è un prodotto di tutti i circuiti in cui la corrente elettrica incontra una resistenza; sebbene abbia molti usi benefici, può danneggiare o distruggere le apparecchiature elettriche se non controllate.
Chiunque abbia usato un bollitore, un tostapane o un riscaldatore da bar in una serata fredda ha fatto la conoscenza del riscaldamento a resistenza. Gli effetti del riscaldamento a resistenza furono notati per la prima volta a metà del 1800 da James Prescott Joule e il fenomeno divenne rapidamente la pietra angolare di una delle forme di riscaldamento più utilizzate di tutti i tempi. Il principio di base dei riscaldatori a resistenza è incentrato sulla reazione causata quando il flusso di elettroni di corrente elettrica incontra la struttura ionica del conduttore. Le collisioni elettrone/ione che ne risultano vedono una parte dell’energia degli elettroni accelerati rilasciata sotto forma di energia termica. Se si aumenta il flusso di corrente o la resistenza del conduttore, aumenta anche la quantità di calore generata.
I riscaldatori a resistenze più comunemente assumono la forma di una bobina o un’elica o un filo resistivo appositamente progettato incorporato o avvolto su un substrato isolante resistente al calore. La maggior parte degli elementi riscaldanti a resistenza sono di questo tipo con materiali come la ceramica ad alto contenuto di allumina che sono gli isolanti più comuni. La combinazione di metalli più comune nella fabbricazione del filo utilizzato nel riscaldamento a resistenza è una lega di nichel e cromo. La composizione media di queste leghe varia tra il 60/16% rispettivamente per usi generali e l’80/20% per conduttori di fascia alta. La lega di nichel cromo 60 è la più utilizzata delle due e può resistere a temperature di 1850 ° F (1000 ° C) senza cedimenti o deformazioni.
Sebbene il riscaldamento a resistenza sia ovviamente vantaggioso, il fenomeno può avere effetti catastrofici se incontrollato. Tutti i conduttori elettrici generano calore in una certa misura; quando i circuiti o le apparecchiature si sovraccaricano, il calore generato può danneggiare gravemente o addirittura distruggere un apparecchio. Gli incendi elettrici sono anche un risultato comune del riscaldamento a resistenza incontrollato.