Dlaczego urządzenia elektroniczne nagrzewają się podczas używania?

Dlaczego urządzenia elektroniczne nagrzewają się podczas używania?

W dzisiejszych czasach gadżety elektroniczne są wszędzie. Telefony komórkowe, laptopy i odtwarzacze muzyki otaczają z każdej strony. Urządzenia różnią się możliwościami i zastosowaniem, jednak wszystkie mają jedną wspólną cechę – po pewnym czasie działania się nagrzewają. Niektóre urządzenia grzeją się tak mocno, że wyposażone są w specjalne wentylatory. Pytanie jednak, skąd wzrost temperatury, skoro w danym urządzeniu nie ma żadnych ruchomych części?

wentylator w komputerze PC
Niemal każdy komuter PC wyposażony jest w zestaw wentylatorów zapewniajacych lepsze chłodzenie

Co to jest temperatura?

Aby zrozumieć dlaczego urządzenia się nagrzewają, musimy najpierw wyjaśnić, czym jest temperatura. Jest ona miarą średniej energii kinetycznej wszystkich cząstek tworzących dany materiał. Cząstki w gorącym obiekcie mają wyższą średnią energię kinetyczną niż te w obiekcie zimnym. Mówiąc prościej, jedyną różnicą między wodą gorącą a zimną, jest prędkość poruszania się jej molekuł. Aby wprawić je w szybszy ruch, musimy dostarczyć im energii, czyli w przypadku wody, postawić ją na gazie lub włączyć czajnik elektryczny.

Kiedy włączamy urządzenie, siła elektromotoryczna dostarczana przez baterię wprawia elektrony w ruch. Elektrony podróżują wewnątrz specjalnych materiałów zwanych przewodnikami. Przewodnikami są metalowe elementy naszego gadżetu: ścieżki drukowane, przewody i układy scalone. Problem w tym, że ruch ten nie odbywa się w próżni. Na drodze elektronów stają wibrujące atomy przewodnika. W wyniku zderzenia atomy wpadają w jeszcze silniejsze drgania, przez co ciało stałe staje się cieplejsze. Zjawisko to nazywamy rezystancją lub opornością. Z powodu rezystancji temperatura przewodnika wzrasta, a co za tym idzie temperatura całego urządzenia.

Czy jest możliwe wyeliminowanie oporności elektrycznej materiałów? Tak. Potrzeba do tego materiału, w którym elektrony będą mogły płynąć swobodnie, bez zderzania się z atomami. Innymi słowy, potrzebujemy materiałów o zerowej rezystancji. W ten sposób wyeliminujemy problem nagrzewających się urządzeń. Materiały takie istnieją i nazywają się nadprzewodnikami. Niestety, w tej chwili nadprzewodnictwo występuje tylko w bardzo niskich temperaturach, lub pod bardzo wysokim ciśnieniem.

Źródła:

Electronics/Physics-Why do electronic devices become hot?

https://mashable.com/article/device-temperature-control/?europe=true

https://www.mpoweruk.com/thermal.htm

 

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *