Czy można obliczyć, ile rozproszenia ciepła i wzrostu temperatury nastąpi w rezystorze

Załóżmy, że mam baterię 100 mAh przy 20 V. Łączę na nim rezystor 1000 kohm. Ile ciepła zostanie wygenerowane i jak mogę znaleźć wzrost temperatury w rezystorze? Gdy akumulator działa, myślę, że przepływ prądu z czasem się zmniejszy, ale nie jestem pewien co do napięcia dla prawdziwej baterii. Być może nie podam tutaj wystarczających informacji, przepraszam za to.

Chciałbym tylko wiedzieć, jakie informacje są potrzebne do takich obliczeń? Czy kiedykolwiek to zrobiłeś? W idealnym przypadku (biorąc pod uwagę tylko najbardziej znaczące czynniki), jakie czynniki są brane pod uwagę w celu oszacowania rozpraszania ciepła i wzrostu temperatury i dlaczego rzeczywiste rozpraszanie ciepła i temperatura w rzeczywistym doświadczeniu praktycznym byłyby różne?

Wiem, że to pytanie wygląda na trudne, ale będę bardzo szczęśliwy, jeśli w końcu uda mi się rozwiązać tę tajemnicę.

Moc dostarczana do rezystora, z którego całość zamienia się w ciepło, jest napięciem przez niego pomnożonym przez prąd przez niego:

    P = IV

Gdzie P to moc, I to prąd, a V to napięcie. Prąd przez rezystor jest związany z napięciem na nim i rezystancją:

    I = V / R

gdzie R jest oporem. Dzięki tej dodatkowej zależności możesz zmienić powyższe równania, aby uzyskać moc jako bezpośrednią funkcję napięcia lub prądu:

    P = V ² / R

    P = I ² R.

Zdarza się, że jeśli trzymasz się woltów, amperów, watów i omów, nie są wymagane żadne dodatkowe stałe konwersji.

W twoim przypadku masz 20 V na oporniku 1 kΩ:

    (20 V) ² / (1 kΩ) = 400 mW

Tyle mocy rozproszy rezystor.

Pierwszym krokiem do rozwiązania tego problemu jest przede wszystkim upewnienie się, że rezystor jest przystosowany do tak dużej mocy. Oczywiście opornik „¼ W” nie zadziała. Kolejnym powszechnym rozmiarem jest „½ Watt”, który teoretycznie może przyjąć tę moc przy spełnieniu wszystkich odpowiednich warunków. Przeczytaj uważnie arkusz danych, aby zobaczyć, w jakich warunkach twój rezystor ½ Watt może faktycznie rozproszyć ½ Wata. Może określać, że temperatura otoczenia musi wynosić 20 ° C lub mniej przy pewnej wentylacji. Jeśli ten rezystor znajduje się na płytce w pudełku z czymś innym, co rozprasza energię, np. Zasilaczem, temperatura otoczenia może znacznie przekraczać 20 ° C. W takim przypadku rezystor „½ Watt” nie jest w stanie poradzić sobie z ½ Watt, chyba że może być powietrze z wentylatora aktywnie dmuchającego przez jego górną część.

Aby dowiedzieć się, o ile temperatura rezystora wzrośnie powyżej temperatury otoczenia, potrzebna będzie jeszcze jedna wartość, czyli rezystancja termiczna rezystora względem otoczenia. Będzie to mniej więcej takie samo dla tych samych typów pakietów, ale prawdziwa odpowiedź jest dostępna tylko w arkuszu danych rezystora.

Powiedzmy, żeby wybrać liczbę (z rzadkiego powietrza, niczego nie szukałem, tylko przykład), że rezystor z odpowiednimi miedzianymi podkładkami ma opór cieplny 200 ° C / W. Rezystor rozprasza 400 mW, więc jego wzrost temperatury wyniesie około (400 mW) (200 ° C / W) = 80 ° C. Jeśli jest na otwartej tablicy na biurku, prawdopodobnie możesz określić maksymalną temperaturę otoczenia 25 ° C, więc rezystor może osiągnąć 105 ° C. Należy pamiętać, że jest wystarczająco gorący, aby zagotować wodę, ale większość oporników będzie dobrze w tej temperaturze. Trzymaj palec z daleka. Jeśli jest to na płycie w pudełku z zasilaczem, który podnosi temperaturę w skrzynce o 30 ° C względem otoczenia, wówczas temperatura rezystora może osiągnąć (25 ° C) + (30 ° C) + (80 ° C) = 135 ° C. Czy to w porządku? Nie pytaj mnie, sprawdź arkusz danych.

Rozproszenie pochodzi po prostu z prawa władzy .

Wzrostu temperatury nie da się przewidzieć, nie wiedząc, jak dobrze dany rezystor rozprasza ciepło. To zależy od tego, z czym ma kontakt (radiator czy nie?), Jaki jest przepływ powietrza i jaka jest temperatura otoczenia. Im gorzej rezystor może faktycznie wyeliminować ciepło, tym wyższa będzie jego temperatura, aby mógł rozproszyć moc wynikającą z prawa mocy. Nie możemy tego przewidzieć na podstawie napięcia i rezystancji.

Ponadto rezystory mają rezystancję zależną od temperatury. Jeśli wzrost temperatury jest znaczny, a współczynnik jest znaczny, może być konieczne wzięcie pod uwagę.