È possibile calcolare quanta dissipazione del calore e aumento della temperatura avranno luogo in un resistore

Supponiamo che io abbia una batteria da 100 mAh a 20 V. Collego un resistore da 1000 kohm su di esso. Quanto calore verrà generato e come posso trovare l'aumento di temperatura nel resistore? Mentre la batteria funziona, penso che il flusso di corrente si ridurrà nel tempo, ma non sono sicuro della tensione di una batteria reale. Forse non sto fornendo informazioni sufficienti qui, mi dispiace per quello.

Vorrei solo sapere quali informazioni sono necessarie per effettuare questo calcolo? L'hai mai fatto? Nel caso ideale (prendendo in considerazione solo i fattori più significativi) quali sono i fattori considerati per fare una stima della dissipazione del calore e dell'innalzamento della temperatura e perché la reale dissipazione del calore e la temperatura nell'esperimento pratico reale sarebbero diverse?

So che questa domanda sembra difficile, ma sarò molto felice se finalmente riuscirò a risolvere questo mistero.

La potenza erogata a un resistore, tutto ciò che converte in calore, è la tensione che attraversa per la corrente attraverso di essa:

    P = IV

Dove P è potenza, I è corrente e V è tensione. La corrente attraverso un resistore è correlata alla tensione che lo attraversa e alla resistenza:

    I = V / R

dove R è la resistenza. Con questa relazione aggiuntiva, è possibile riorganizzare le equazioni di cui sopra per rendere l'energia in funzione diretta della tensione o della corrente:

    P = V ² / R

    P = I ² R

Accade così che se ti attieni alle unità di Volt, Amp, Watt e Ohm, non sono necessarie costanti di conversione aggiuntive.

Nel tuo caso hai 20 V attraverso un resistore da 1 kΩ:

    (20 V) ² / (1 kΩ) = 400 mW

Ecco quanta potenza dissiperà la resistenza.

Il primo passo per affrontare questo è assicurarsi che il resistore sia valutato per quella potenza in primo luogo. Ovviamente, una resistenza da ¼ Watt non funzionerà. La prossima dimensione comune è "½ Watt", che in teoria può assumere quella potenza con tutte le condizioni appropriate soddisfatte. Leggere attentamente la scheda tecnica per vedere in quali condizioni il resistore da ½ Watt può effettivamente dissipare un ½ Watt. Potrebbe specificare che l'ambiente deve essere di 20 ° C o meno con una certa quantità di ventilazione. Se questo resistore si trova su una scheda che si trova in una scatola con qualcos'altro che dissipa energia, come un alimentatore, la temperatura ambiente potrebbe essere significativamente superiore a 20 ° C. In tal caso, la resistenza "½ Watt" non può realmente gestire ½ Watt, a meno che forse non vi sia aria proveniente da una ventola che soffia attivamente attraverso la sua cima.

Per sapere fino a che punto la temperatura del resistore aumenterà al di sopra dell'ambiente, avrai bisogno di un'altra cifra, che è la resistenza termica del resistore all'ambiente. Questo sarà più o meno lo stesso per gli stessi tipi di pacchetto, ma la vera risposta è disponibile solo dal foglio dati del resistore.

Diciamo solo per scegliere un numero (dal nulla, non ho cercato nulla, solo esempio) che la resistenza con appositi cuscinetti di rame ha una resistenza termica di 200 ° C / W. Il resistore sta dissipando 400 mW, quindi il suo aumento di temperatura sarà di circa (400 mW) (200 ° C / W) = 80 ° C. Se si trova su una scheda aperta sulla scrivania, è possibile che si verifichi una temperatura ambiente massima di 25 ° C, quindi la resistenza potrebbe arrivare a 105 ° C. Nota che è abbastanza caldo per far bollire l'acqua, ma la maggior parte dei resistori andrà bene a questa temperatura. Tieni solo il dito lontano. Se questo è su una scheda in una scatola con un alimentatore che aumenta la temperatura nella scatola di 30 ° C dall'ambiente, la temperatura della resistenza potrebbe raggiungere (25 ° C) + (30 ° C) + (80 ° C) = 135 ° C. È ok? Non chiedermelo, controlla la scheda tecnica.

La dissipazione viene solo dalla legge del potere .

L'aumento della temperatura è impossibile da prevedere senza sapere quanto bene il resistore dato dissipa il calore. Dipende da cosa è in contatto (dissipatore di calore o no?), Qual è il flusso d'aria e qual è la temperatura ambiente. Meno bene il resistore può effettivamente eliminare il calore, maggiore sarà la sua temperatura che dovrà aumentare in modo da dissipare la potenza implicita dalla legge di potenza. Non possiamo prevederlo semplicemente per tensione e resistenza.

Inoltre, i resistori hanno una resistenza dipendente dalla temperatura. Se l'aumento della temperatura è significativo e il coefficiente è significativo, potrebbe essere necessario prendere in considerazione.