Il Drop o Caduta di Tensione - Questo Sconosciuto

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Un circuito elettrico da svapo è da considerarsi come un circuito con resistenze in serie: le resistenze che la corrente incontra sono generalmente: la resistenza interna della batteria, la resistenza del supporto negativo (atomizzatore, tubo, lamelle, cavi ecc), la coil, la resistenza del supporto positivo (in genere il pin+eventuale lamelle, cavi, torretta, ecc)
Cercherò di spiegare il seguente concetto nella maniera più semplice possibile, ma è comunque importante prestare attenzione: la corrente che circola un polo all'altro della cella lungo tutto il circuito è una sola, è sempre costante, ed è la stessa che attraversa uno dopo l'altro tutte le resistenze del circuito. Si calcola con la classica I=V/Rtot.
Per far passare questa corrente ci vuole uno sforzo, la tensione appunto, questo sforzo deve essere più elevato tanto più sarà elevata la resistenza specifica che la corrente incontrerà. Meno sforzo (e meno tensione) sarà necessario per far attraversare alla corrente le parti del circuito con meno resistenza, più sforzo per quelle con resistenza maggiori.
Ecco che allora la tensione totale si suddivide fra le varie resistenze, assumendo un valore più alto proprio ai capi di quelle resistenze che, essendo di maggior valore, richiedono più sforzo. La tensione presente ai capi di ogni singola resistenza è quindi la cosiddetta e fantomatica la CADUTA DI TENSIONE (o DROP) di quella resistenza, secondo V=RI, dove ovviamente R è la resistenza specifica presa in questione (la coil, il tubo, l'atomizzatore, ecc).
È quindi una tensione che, dato che viene sfruttata per quella resistenza, viene sottratta alle altre resistenze dalla tensione totale, e viene da sé capire quindi che più tale resistenza è bassa meno sarà la tensione che verrà "tolta" alle altre resistenze, e viceversa.
Noi sappiamo che la resistenza utile nel mondo dello svapo è la coil, le altre sono resistenze che le tolgono tensione per quanto appena spiegato. A resistenza totale costante, più basse sono le resistenze "inutili" e più tensione rimane per la coil, più invece è bassa la resistenza della coil e più tensione rimane quindi per essere sfruttata dalle resistenze "inutili". Quindi a coil con valori resistivi più alti corrispondono "perdite" di tensione minori, e viceversa (sempre a parità di resistenza totale).

Ora andiamo un po' sul pratico e parliamo di numeri in modo da avere le idee più chiare.
Supponiamo di avere un circuito con resistenza totale di 1 Ohm e la cella carica a 4.2 V. La corrente circolante sarà quindi di 4.2 A.
Per comodità ipotizziamo nulla la resistenza interna della batteria, dell'atomizzatore, ecc, e pensiamo che le uniche resistenze in ballo siano un tubo (di cui considereremo nulla anche quella causata dai filetti) e la coil.
Un tubo meccanico in rame di misure standard (10 cm di altezza, 25 mm di diametro esterno, 2 mm di spessore) ha una resistenza totale di 0.0223 milliOhm (se volete vi posto i calcoli) cioè 0.0000223 ohm. Questo significa che il tubo sottrarrà alla coil un valore V=4.2A*0.0000223=0.00009358 V.
Allo stesso modo un identico tubo in acciaio avrà una resistenza pari a 0.947 milliOhm cioè 0.000947 ohm, che porterebbe ad una perdita di tensione utile di 0.00397729.
Questa differenza tra i due materiali si traduce in una diversa tensione che raggiunge la coil, e quindi in una potenza diversa. Ma quanto diversa?
Rame (4.2-0.00009358)^2/1 = 17.6392 watt
Acciaio (4.2-0.00397729)^2/1 = 17.6066 watt
Come vedete, avendo escluso tutte le altre variabili (resistenza interna della batteria, qualità dei filetti, ecc) , siamo in grado di capire la sola differenza tra i due materiali quanto può influire: PRATICAMENTE NIENTE.
Questo per far capire quanto le persone che sostengono che "ho preso il tubo in rame perché spinge di più", magari spendendo 100 Euro in più, abbiano preso un abbaglio e si siano fatto fregare da un sistema di passaparola che ragiona per luoghi comuni basati sull'ignoranza.
Più importante è la qualità costruttiva nei filetti ad esempio, perché può creare un contatto instabile ed un aumento della resistenza "inutile". Nella maggior parte dei filetti siamo comunque in situazioni che comportano perdite anche qui estremamente limitate (non dell'ordine di quelle mostrare qui sopra, ma poco ci manca).
Il grosso lo fa invece la qualità della batteria, in quanto la sua resistenza interna comporta la maggior parte delle perdite di tensione: la sola resistenza interna, nelle migliori batterie, porta la tensione che arriva alla coil a calare anche da 4.2 a 3.9.
Inoltre una batteria sottoposta ad alto stress (temperature troppo elevate dovute ad amperaggi eccessivi), anche se non portate oltre il limite di sicurezza che potrebbe comportarne l'esplosione, si danneggiano andando ad aumentare la loro resistenza interna.
Se infatti se si chiedono ad una VTC5a (il cui limite di scarica continua è 25 A) 30 A, nel giro di pochissimi cicli di carica si vedrà una perdita di tensione che inizialmente si assesta a circa 0.3 Volt, arrivare a 0.6, - 0.7, - 0.8. E a piena carica alla coil non arriverà più una tensione di 3.9 volt, ma di 3.4 - 3.5 - 3.6 perché la restante parte verrà utilizzata per riuscire a far passare la corrente attraverso la resistenza interna della batteria.


EDIT: Come richiesto da alcuni utenti aggiungo i procedimenti
Abbiamo supposto un tubo lungo 100 mm, 25 mm di diametro esterno, 2 di spessore e quindi 23 di diametro interno.
Area della sezione: differenza tra area del tubo da 25 mm considerato pieno, e area del vuoto interno:
=> (0.0125*0.0125*π)-(0.0115*0.0115*π)= 0.000075398 m2
La resistenza R è pari a *L/S dove è la resistività del materiale, L è la lunghezza e S la sezione che oppone resistenza (quella appena calcolata). Come si evince dalla formula più la sezione è stretta e più la corrente farà fatica a passare, e viceversa.
Tutte le grandezze vengono portate in Ohm e Metri.
Quindi nel caso del rame
R=1.68*10^(-8)*0.1/0.000075398=0.0000222817581368206 Ohm
Nel caso dell'acciaio
0.714×10^(-6)*0.1/0.000075398=0.000946974720814875726 Ohm

La restante parte è già spiegata sopra.
 
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Commenti

Quindi vorresti dire che se un tubo è fatto in palladio e un altro in lamiera......in termini di spinta la differenza è pochissima ...... Naturalmente prendendo in considerazione solo il materiale e non i filetti e quant'altro​

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Esatto. A quegli spessori la differenza di resistività tra acciaio e rame diventa praticamente ininfluente.
 
Credo che le resistenze che hai indicato siano errate di un fattore più o meno pari a 1000 (in difetto)...

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Rifaccio i calcoli:
La resistenza in ohm è p*L/S dove p è la resistività in ohm*m, L è la lunghezza in m, S la sezione in m2.
Area della sezione: differenza tra area del tubo da 25 mm considerato pieno area del vuoto interno:
=> (0.0125*0.0125*π)-(0.0115*0.0115*π)= 0.000075398 m2
Quindi nel caso del rame
R=1.68*10^(-8)*0.1/0.000075398=0.0000222817581368206
Nel caso dell'acciaio
0.714×10^(-6)*0.1/0.000075398=0.000946974720814875726

Correggimi se sbaglio, ma non mi pare ci siano errori.


EDIT:
riportato il procedimento nel primo post.
 
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Il "tubo" è un cilindro cavo non un filo pieno.
A parte ciò per il cosiddetto "effetto pelle" la corrente elettrica tende a percorrere preferibilmente la superficie dei conduttori.
Non voglio assolutamente fare il professore, intendiamoci.
L'argomento è interessante.
A quanto mi risulta la resistenza totale è influenzata in maniera molto più marcata da filettature, resistenze di contatto con batteria e tasto,ecc...

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@Iosognatore
L'ho esattamente valutato come cilindro vuoto, infatti la sezione è stata calcolata moltiplicando lo spessore delle pareti per la circonferenza. Il diametro (che sarebbe stato da considerarsi fosse stato un cilindro pieno) non è stato minimamente preso in considerazione.

Infine ho ben specificato che i filetti e simili influenzano molto di più la resistenza, e proprio per questo li ho considerati nulli, al solo fine di vedere quanto può influire esclusivamente il materiale.
 
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Mi pare si stia dicendo la stessa cosa....

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Esatto.
I calcoli sono corretti e i presupposti, che davo per scontati, sono quelli espressi qui sopra.
 
Per fare l'avvocato del diavolo, anche se quoto e ringrazio per il magnifico post, posso ipotizzare che nelle box meccaniche, dove la corrente passa dalle lamelle e dallo switch, la bontà del materiale (argento contro latta) è lo stato di ossidazione dei contatti (switch, positivo e negativo) potrebbero fare una differenza sensibile. Non enorme, magari, ma sensibile.

Inviato dal mio hi6210sft utilizzando Tapatalk
 
Lo stato di ossidazione assolutamente sì, concordo pienamente, e in maniera anche sostanziale. Per questo io sono sempre per materiali inossidabili come l'acciaio.
Il tipo di materiale delle eventuali lamelle influisce molto meno, non esattamente come su un tubo, in cui gli spessori sono maggiori, ma comunque in maniera praticamente ininfluente (sicuramente non percepibile a bocca) ai fini del wattaggio finale.
Facendo gli stessi calcoli fatti per il tubo e con i medesimi presupposti, salta fuori che la potenza con lamella d'argento è 17,636 watt, quella con identica lamella di acciaio è 17,464 watt.
 
Sllora meglio che domani rilegga il tutto al PC e non al cellulare ????

Inviato dal mio D5103 utilizzando Tapatalk
 
A quanto pare ieri Mooch si è messo a fare gli stessi calcoli fatti nel primo post, ovviamente con spessori, misure e quindi risultati leggermente diversi.

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@Alvi :Ottimo post,complimenti.
Vorrei solo che tu correggessi la risposta data a iosognatore, avallando la sua ipotesi circa l'effetto pelle. Non è vero che la corrente viene condotta solo sulla superficie del conduttore ed infatti tu usi la sezione della corona circolare come area, per calcolarne la resistenza. L'effetto pelle è proporzionale alla frequenza e quindi del tutto irrilevante in corrente continua.

Aggiungo che a parte la resistenza interna della cella sulla quale non possiamo intervenire, è la resistenza dei contatti a determinare il grosso della caduta di tensione (voltage drop e non semplicemente drop), in particolare i contatti con i due poli della cella che se perfettamente puliti possono anche limitarsi a una decina di mOhm, ma con l'uso tendono a crescere, ed il contatto del pin positivo del 510, anch'esso di qualche mOhm.

I contatti tra l'acciaio inox non sono un gran chè in quanto l'inox si protegge dall'ossidazione proprio formando un sottile ma resistente strato di ossido superficiale. Fortunatamente però quando si ingranano i filetti di due parti in inox si formano dei micro contatti in cui l'ossido viene scalfito.

L'ideale sarebbe sempre il contatto oro-oro che è davvero l'unico metallo che non ossida. Peccato che l'inox non si possa placare direttamente (bisogna prima nichelarlo e solo poi dorarlo) .


Non voglio nemmeno prendere in considerazione la resistenza di un eventuale pulsante che se davvero usato in meccanico darebbe non meno di 10/20 milliOhm
 
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@Igiit
Quando ho detto che i contatti influiscono molto di più i riferivo proprio a questo, e proprio per questa ragione li ho esclusi completamente dai calcoli, al fine di vedere unicamente l'incidenza del materiale. Anche perché è praticamente impossibile determinare l'incidenza dell'ossidazione, quantomeno perché a occhio non sarebbe facile capire la quantità di ossido formatosi.
Ho corretto inoltre la risposta data ad iosognatore per quanto riguarda l'effetto pelle, che effettivamente è caratteristica propria della corrente alternata, la risposta era stata data di getto, senza manco riflettere, in auto, dettando il messaggio a tapatalk ;) Grazie per averlo fatto notare!
 
@Alvi: il tuo considerare solo gli effetti del tubo per concludere che il tipo di materiale è irrilevante era chiarissimo.
 
quindi la qualità di un tubo, oltre che dalla sicurezza, è data praticamente solo dalle filettature?
 
Re: Resistenze Per Noisy Cricket 2 - Istuzioni Per L'uso.

Così per pura istruzione la caduta di tensione è comunque energia richiesta alla cella? Es: se la cella a piena carica eroga 4.2 volt e l'atomizzatore ne riceve 3.8 quel drop è energia dispersa dalla box o è energia non prelevata per le leggi della conduttività?

Capirai dove voglio andare a parare, posso compensare il drop abbassando il valore di resistenza e rimanere nel range di sicurezza con gli Ampere richiesti?
 
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