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/ NetNews Usenet Archive 1992 #30 / NN_1992_30.iso / spool / sci / physics / fusion / 2935 < prev    next >
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Text File  |  1992-12-12  |  5.5 KB  |  122 lines

  1. Newsgroups: sci.physics.fusion
  2. Path: sparky!uunet!wupost!gumby!yale!yale.edu!ira.uka.de!sol.ctr.columbia.edu!eff!world!mica
  3. From: mica@world.std.com (mitchell swartz)
  4. Subject: silver (and other) wires
  5. Message-ID: <Bz5zG6.3pI@world.std.com>
  6. Organization: The World Public Access UNIX, Brookline, MA
  7. Date: Sat, 12 Dec 1992 20:55:17 GMT
  8. Lines: 112
  9.  
  10.  
  11.     There has been, and continues to be, much talk on this forum
  12.  regarding nichrome and silver conductivity. 
  13.  Some of the calculations (actually or rhetorically) requested 
  14.  have been trivial, but the 'debate' continues, and so this table
  15.  and elementary exercise are provided.
  16.  
  17.   For example [sci.physics.fusion:4480;  Jed Rothwell; Subject:
  18.  Silver the same everywhere in the world; Date: Wed, 9 Dec 1992] states:
  19.  
  20. =     "the heater is: Ni-Cr two-ply wire (0.1 mm diameter, 40 mm length).
  21. =   Just find out whether it is possible for any silver wire to generate 
  22. =   as much heat as it does."
  23.  
  24.   or [sci.physics.fusion:4515; Subject: What Jones said; 11 Dec 1992]:
  25.  
  26. =  "Technical type people know damn well that the only way 6 cm of one wire
  27. =   can dissipate as much heat as 4 cm of another wire is if both
  28. =   have approximately the same resistance. They also know that it would take
  29. =   an impossibly thin silver wire to be as resistant as a 0.5 nichrome wire".
  30.  
  31.    Now that Prof. Droege has vaulted this forum into discussions of
  32.  electrodynamics, an elementary reminder of practical electrostatics
  33.  is in order.  Impossibly thin?  How thin --->
  34.  
  35.  
  36.    The electrical resistance (lumped parameter) characterizing a
  37.  rod-like material  is a function of the electrical resistivity,
  38.  the physical length, and cross-sectional area (presumed circular,
  39.  with total homogeneity of material properties therein) as in
  40.  
  41.      rho * L   =  Resistance [ohms]
  42.     --------
  43.         A
  44.                 
  45.    So the resistivity [rho: ohms-cm] {micro-ohms-cm in the table below
  46.  which has the various materials listed by nichrome type
  47.  (including the constitutional elements composing the various types),
  48.  a common variety, and of course silver.  Temperature coefficients
  49.  of the electrical resistance, and the effective temperature of that
  50.  Taylor series simplification are also listed.  
  51.  
  52.  
  53.   The nickel-chromiums were discovered in 1905 by Marsh, from which
  54.  the electrical heating industry became generated.  A high resistance
  55.  to oxidation, diverse patents based upon slight additions to the mix,
  56.  and a need for such materials have generated diverse alloys.
  57.  
  58.   Notwithstanding the above, the electrical conductivity of a few
  59.  can be compared to silver.
  60.  
  61.          ELECTRICAL CONDUCTIVITY OF A FEW MATERIALS
  62.  
  63.  [based in part upon Chemical Rubber Tables, and  Engineering Materials
  64.          Handbook (Mantell) and Rare Metals Handbook (Hampel) ]
  65.  
  66. ---------------------------------------------------------------------
  67.        |MATERIAL|        | microhm-cm  |  Temp coef  | Temp Range  |    
  68. ---------------------------------------------------------------------
  69.   Ni   |   Cr   |   Fe   |             |             |             
  70. ---------------------------------------------------------------------
  71.  100   |   0    |   0    |     7.8     |             |     20C     | 
  72. ---------------------------------------------------------------------
  73.   0    |  100   |   0    |     13      |             |     20C     |
  74. ---------------------------------------------------------------------
  75.   0    |   0    |  100   |     10      |             |     20C     |
  76. ---------------------------------------------------------------------
  77.   80   |   20   |   0    |     108     |   0.00011   |    20-500C  |
  78. ---------------------------------------------------------------------
  79.   60   |   16   |   24   |     112     |   0.00015   |    20-500C  |
  80. ---------------------------------------------------------------------
  81.   35   |   20   |   45   |     100     |   0.00036   |    20-500C  |
  82. ---------------------------------------------------------------------
  83.  Inconel X (annealed)    |     122     | [m.p.1399C] |             |
  84. ---------------------------------------------------------------------
  85.  Silver|        |        |    1.59     | [m.p. 960C] |     20C     |
  86. --------------------------------------------------------------------
  87.  
  88.    In short, in can be seen that the relative electrical resistivity
  89.  for nichrome to silver (in this simple matter) is: 
  90.  
  91.  
  92.      rho (Nichrome)
  93.      -------------    =  69.5   (average)
  94.      rho  (silver)  
  95.  
  96.                           with a range of 62.89  to   76.73
  97.  
  98.   for this exercise.  Therefore, one can use 70 as an general ratio.
  99.  
  100.    How thin must a silver wire be, to equal the nichrome wire?  
  101.  
  102.    Hence a silver wire must be a little less than 1/8th the diameter
  103.  of a nichrome wire to yield a relative area of 1/70th,  so as to insure
  104.  an equivalent lumped parameter resistance, for an equal length of wire.
  105.  
  106.    Other length-area-resistivity problems are similarly calculated.
  107.  
  108.    Disclaimer: Of course, this ignores contact potentials, inhomogeneities,
  109.         method of contacting said wire, surface vs. volume conductions, and 
  110.         the impact of electric and magnetic fields, &tc.
  111.  
  112.  
  113.      As for melting, the melting temperatures of the respective materials
  114.  are listed in the Table above.   The next interested respondent 
  115.  is welcome to estimate the thermal barriers surrounding this gendanken
  116.  wire, given any putative applied (thermally dissipative) electrical load.
  117.  
  118. ===================================================================
  119.        Mitchell R. Swartz              JET Technology
  120.        mica@world.std.com              (617) 239-8383
  121.  
  122.