เป็นไปได้หรือไม่ที่จะคำนวณการกระจายความร้อนและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นในตัวต้านทาน

สมมติว่าฉันมีแบตเตอรี่ 100 mAh ที่ 20V ฉันเชื่อมต่อตัวต้านทาน 1,000 kohm ข้ามมัน จะมีความร้อนเกิดขึ้นเท่าใดและฉันจะหาอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นในตัวต้านทานได้อย่างไร เนื่องจากแบตเตอรี่ทำงานฉันคิดว่ากระแสไฟฟ้าจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป แต่ฉันไม่แน่ใจเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าสำหรับแบตเตอรี่จริง บางทีฉันอาจไม่ได้ให้ข้อมูลที่เพียงพอที่นี่ฉันขอโทษที่

ฉันแค่อยากรู้ว่าต้องใช้ข้อมูลอะไรในการคำนวณเช่นนี้? คุณเคยทำไหม ในกรณีอุดมคติ (พิจารณาเฉพาะปัจจัยที่สำคัญที่สุดเท่านั้น) ปัจจัยใดบ้างที่ถูกพิจารณาเพื่อประเมินการกระจายความร้อนและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและทำไมการกระจายความร้อนและอุณหภูมิที่แท้จริงในการทดลองจริงจึงแตกต่างกัน?

ฉันรู้ว่าคำถามนี้ดูยาก แต่ฉันจะมีความสุขมากหากในที่สุดฉันก็สามารถไขปริศนานี้ได้

พลังงานที่ถูกส่งไปยังตัวต้านทานซึ่งทั้งหมดจะถูกแปลงเป็นความร้อนคือแรงดันที่เพิ่มขึ้นคูณกับกระแสที่ไหลผ่าน:

    P = IV

เมื่อ P คือพลังงานฉันเป็นกระแสและ V คือแรงดัน ปัจจุบันผ่านตัวต้านทานที่เกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นและความต้านทาน:

    I = V / R

โดยที่ R คือความต้านทาน ด้วยความสัมพันธ์เพิ่มเติมนี้คุณสามารถจัดเรียงสมการข้างต้นใหม่เพื่อให้พลังงานเป็นฟังก์ชันโดยตรงของแรงดันหรือกระแส:

    P = V ² / R

    P = I ² R

มันจะเกิดขึ้นถ้าคุณติดกับหน่วยของโวลต์แอมป์วัตต์และโอห์มไม่จำเป็นต้องมีค่าคงที่การแปลงเพิ่มเติม

ในกรณีของคุณคุณมี 20 V รวมตัวต้านทาน 1 kΩ:

    (20 V) ² / (1 kΩ) = 400 mW

นั่นเป็นพลังงานที่ตัวต้านทานจะกระจายไป

ขั้นตอนแรกในการจัดการกับสิ่งนี้คือเพื่อให้แน่ใจว่าตัวต้านทานถูกจัดอันดับสำหรับพลังงานจำนวนมากในตอนแรก เห็นได้ชัดว่าตัวต้านทาน "¼วัตต์" จะไม่ทำ ขนาดทั่วไปต่อไปคือ "½วัตต์" ซึ่งสามารถใช้พลังงานในทางทฤษฎีกับเงื่อนไขที่เหมาะสมทั้งหมดได้พบ อ่านแผ่นข้อมูลอย่างละเอียดเพื่อดูว่าตัวต้านทาน½วัตต์ของคุณสามารถกระจายตัว½วัตต์ได้จริง ๆ อาจระบุว่าสภาพแวดล้อมจะต้องมีอุณหภูมิ 20 ° C หรือน้อยกว่าเมื่อมีการระบายอากาศในระดับหนึ่ง หากตัวต้านทานนี้อยู่บนบอร์ดที่อยู่ในกล่องที่มีสิ่งอื่นที่กระจายพลังงานเช่นแหล่งจ่ายไฟอุณหภูมิโดยรอบอาจมากกว่า 20 ° C อย่างมีนัยสำคัญ ในกรณีนี้ตัวต้านทาน "½วัตต์" ไม่สามารถจัดการ½วัตต์ได้จริงเว้นแต่ว่าอาจมีอากาศจากพัดลมที่พัดผ่านด้านบน

หากต้องการทราบว่าอุณหภูมิของตัวต้านทานจะเพิ่มสูงขึ้นเท่าใดคุณจะต้องมีอีกหนึ่งรูปซึ่งก็คือความต้านทานความร้อนของตัวต้านทานไปยังสภาพแวดล้อม สิ่งนี้จะเหมือนกันสำหรับแพคเกจประเภทเดียวกัน แต่คำตอบที่แท้จริงนั้นมีอยู่ในแผ่นข้อมูลตัวต้านทานเท่านั้น

สมมติว่าจะเลือกตัวเลข (จากอากาศบางฉันไม่ได้มองอะไรเลยอย่างเดียว) ว่าตัวต้านทานที่มีแผ่นทองแดงที่เหมาะสมมีความต้านทานความร้อน 200 ° C / W ตัวต้านทานกำลังกระจาย 400 mW ดังนั้นอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะอยู่ที่ประมาณ (400 mW) (200 ° C / W) = 80 ° C ถ้ามันอยู่บนกระดานเปิดบนโต๊ะทำงานของคุณคุณอาจคิดได้ว่าอุณหภูมิรอบสูงสุด 25 ° C ดังนั้นตัวต้านทานอาจถึง 105 ° C โปรดทราบว่ามันร้อนพอที่จะต้มน้ำ แต่ตัวต้านทานส่วนใหญ่จะทำงานได้ดีที่อุณหภูมินี้ เพียงแค่ให้นิ้วของคุณออกไป หากสิ่งนี้อยู่บนกระดานในกล่องที่มีแหล่งจ่ายไฟที่เพิ่มอุณหภูมิในกล่อง 30 ° C จากสภาพแวดล้อมดังนั้นอุณหภูมิของตัวต้านทานจะถึง (25 ° C) + (30 ° C) + (80 ° C) = 135 ° c ไม่เป็นไร? อย่าถามฉันตรวจสอบแผ่นข้อมูล

ที่สูญเสียเป็นเพียงมาจากอำนาจกฎหมาย

การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเป็นไปไม่ได้ที่จะทำนายโดยไม่ทราบว่าตัวต้านทานที่ให้นั้นกระจายความร้อนได้ดีเพียงใด มันขึ้นอยู่กับสิ่งที่สัมผัสกับ (แผ่นระบายความร้อนหรือไม่?) การไหลของอากาศคืออะไรและอุณหภูมิแวดล้อมคืออะไร ตัวต้านทานที่น้อยกว่าสามารถกำจัดความร้อนได้จริงอุณหภูมิที่สูงขึ้นจะต้องสูงขึ้นเพื่อที่จะสามารถกระจายกำลังไฟโดยนัยตามกฎหมายพลังงาน เราไม่สามารถคาดการณ์สิ่งนี้ได้ง่ายๆจากแรงดันและความต้านทาน

นอกจากนี้ตัวต้านทานมีความต้านทานตามอุณหภูมิ หากอุณหภูมิสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและค่าสัมประสิทธิ์มีความสำคัญอาจต้องพิจารณา