Có thể tính được mức độ tản nhiệt và tăng nhiệt độ sẽ diễn ra trong một điện trở

Giả sử tôi có pin 100 mAh ở 20V. Tôi kết nối một điện trở 1000 kohm trên nó. Bao nhiêu nhiệt sẽ được tạo ra và làm thế nào tôi có thể tìm thấy sự tăng nhiệt độ trong điện trở? Khi pin hoạt động, tôi nghĩ rằng dòng điện sẽ giảm theo thời gian nhưng không chắc chắn về điện áp cho pin thật. Có lẽ tôi không cung cấp đầy đủ thông tin ở đây, tôi xin lỗi vì điều đó.

Tôi chỉ muốn biết, những thông tin cần thiết để thực hiện tính toán như vậy? Bạn đã bao giờ làm nó chưa? Trong trường hợp lý tưởng (chỉ xem xét các yếu tố quan trọng nhất), yếu tố nào được xem xét để ước tính mức độ tản nhiệt và tăng nhiệt độ và tại sao độ tản nhiệt và nhiệt độ thực trong thí nghiệm thực tế lại khác nhau?

Tôi biết câu hỏi này có vẻ khó, nhưng tôi sẽ rất vui nếu cuối cùng tôi có thể giải quyết được bí ẩn này.

Năng lượng được cung cấp cho một điện trở, tất cả đều chuyển đổi thành nhiệt, là điện áp đi qua nó nhân với dòng điện qua nó:

    P = IV

Trong đó P là nguồn điện, I là dòng điện và V là điện áp. Dòng điện qua một điện trở có liên quan đến điện áp đi qua nó và điện trở:

    Tôi = V / R

Trong đó R là điện trở. Với mối quan hệ bổ sung này, bạn có thể sắp xếp lại các phương trình trên để tạo ra nguồn điện dưới dạng hàm trực tiếp của điện áp hoặc dòng điện:

    P = V ² / R

    P = I ² R

Điều đó xảy ra nếu bạn bám vào các đơn vị Volts, Amps, Watts và Ohms, không yêu cầu hằng số chuyển đổi bổ sung.

Trong trường hợp của bạn, bạn có 20 V trên một điện trở 1 kΩ:

    (20 V) ² / (1 kΩ) = 400 mW

Đó là bao nhiêu điện trở sẽ tiêu tan.

Bước đầu tiên để giải quyết vấn đề này là đảm bảo điện trở được đánh giá cho công suất lớn đó ngay từ đầu. Rõ ràng, một điện trở "¼ watt" sẽ không làm được. Kích thước phổ biến tiếp theo là "½ watt", có thể lấy sức mạnh đó trên lý thuyết với tất cả các điều kiện thích hợp được đáp ứng. Đọc bảng dữ liệu một cách cẩn thận để xem trong những điều kiện nào điện trở ½ watt của bạn thực sự có thể tiêu tan một ½ watt. Nó có thể chỉ định rằng môi trường xung quanh phải từ 20 ° C trở xuống với một lượng thông gió nhất định. Nếu điện trở này ở trên một bảng trong hộp có thứ khác làm tiêu hao năng lượng, như nguồn điện, nhiệt độ môi trường có thể cao hơn đáng kể hơn 20 ° C. Trong trường hợp đó, điện trở "½ watt" thực sự không thể xử lý ½ watt, trừ khi có lẽ có không khí từ một chiếc quạt tích cực thổi qua đỉnh của nó.

Để biết nhiệt độ của điện trở sẽ tăng lên bao nhiêu so với môi trường xung quanh, bạn sẽ cần thêm một con số nữa, đó là điện trở nhiệt của điện trở xung quanh. Điều này sẽ gần giống nhau cho các loại gói giống nhau, nhưng câu trả lời đúng chỉ có sẵn từ biểu dữ liệu điện trở.

Giả sử chỉ cần chọn một số (ngoài không khí mỏng, tôi không tìm kiếm gì cả, ví dụ) rằng điện trở có miếng đồng phù hợp có điện trở nhiệt 200 ° C / W. Điện trở đang tiêu tan 400 mW, do đó nhiệt độ tăng của nó sẽ vào khoảng (400 mW) (200 ° C / W) = 80 ° C. Nếu nó ở trên một bảng mở trên bàn của bạn, bạn có thể có thể ở xung quanh tối đa 25 ° C, vì vậy điện trở có thể lên tới 105 ° C. Lưu ý rằng đủ nóng để đun sôi nước, nhưng hầu hết các điện trở sẽ ổn ở nhiệt độ này. Chỉ cần giữ ngón tay của bạn đi. Nếu cái này ở trên một cái bảng trong hộp có nguồn điện làm tăng nhiệt độ trong hộp 30 ° C từ môi trường xung quanh, thì nhiệt độ điện trở có thể đạt tới (25 ° C) + (30 ° C) + (80 ° C) = 135 ° C. Ổn chứ? Đừng hỏi tôi, hãy kiểm tra bảng dữ liệu.

Tiêu tan chỉ đến từ luật sức mạnh .

Sự gia tăng nhiệt độ là không thể dự đoán mà không biết điện trở đã cho tản nhiệt tốt như thế nào. Nó phụ thuộc vào những gì nó tiếp xúc với (tản nhiệt hay không?), Lưu lượng không khí và nhiệt độ môi trường là gì. Điện trở càng kém thực sự có thể loại bỏ nhiệt, nhiệt độ của nó sẽ phải tăng lên cao hơn để có thể tiêu tan công suất theo quy luật công suất. Chúng ta không thể dự đoán điều này đơn giản từ điện áp và điện trở.

Hơn nữa, điện trở có điện trở phụ thuộc nhiệt độ. Nếu sự gia tăng nhiệt độ là đáng kể và hệ số là đáng kể, nó có thể cần được xem xét.