Quando la corrente passa, quasi tutti i conduttori possono generare calore. Tuttavia, non tutti i conduttori sono adatti per elementi riscaldanti. È richiesta la giusta combinazione di proprietà elettriche, meccaniche e chimiche. Di seguito sono riportate alcune delle caratteristiche importanti per la progettazione dell'elemento riscaldante.
Resistività: per generare calore, l'elemento riscaldante deve avere una resistenza sufficiente. Tuttavia, la resistenza non può essere abbastanza elevata da diventare un isolante. La resistenza è uguale alla resistività moltiplicata per la lunghezza del conduttore divisa per la sezione del conduttore. Per una data sezione, per ottenere un conduttore più corto, viene utilizzato un materiale ad alta resistività.
Elemento riscaldante Resistenza, lunghezza, sezione trasversale funzione di relazione
Resistenza all'ossidazione: il calore di solito accelera l'ossidazione di metalli e ceramiche. L'ossidazione consuma l'elemento riscaldante, riducendone la capacità o danneggiandone la struttura. Ciò limita la durata dell'elemento riscaldante. Per gli elementi riscaldanti in metallo, le leghe sono formate con ossidi, che aiutano a resistere all'ossidazione formando uno strato di passivazione. Per gli elementi riscaldanti in ceramica, la scala protettiva antiossidante di SiO2 o Al2O3 è la più comune. I tipi di elementi riscaldanti che non sono adatti per l'uso in ambienti ossidanti, come la grafite, sono più comunemente usati nei forni sottovuoto o forni contenenti gas in atmosfera non ossidante come H2, N2, Ar o He, dove non c'è aria nella camera di riscaldamento.
Coefficiente di temperatura della resistenza: Si noti che la resistività del materiale cambia con la temperatura. Nella maggior parte dei conduttori, la resistenza aumenta all'aumentare della temperatura. Questo fenomeno interessa alcuni materiali in modo più pronunciato rispetto ad altri. L'elevato coefficiente di resistenza alla temperatura viene utilizzato principalmente nelle applicazioni termiche. Per la febbre, di solito è preferibile utilizzare un valore inferiore. Sebbene in alcuni casi i cambiamenti nella resistenza possano essere previsti con precisione, è necessario un forte aumento della resistenza per fornire più potenza. Per adattare il sistema al variare della resistività, vengono impiegati sistemi di controllo o feedback.
