Apakah mungkin untuk menghitung berapa banyak disipasi panas dan kenaikan suhu akan terjadi dalam sebuah resistor

Misalkan saya memiliki baterai 100 mAh pada 20V. Saya menghubungkan resistor 1000 kohm di atasnya. Berapa banyak panas yang akan dihasilkan dan bagaimana saya bisa menemukan kenaikan suhu di resistor? Saat baterai beroperasi saya pikir aliran arus akan berkurang dari waktu ke waktu tetapi saya tidak yakin tentang tegangan baterai yang sebenarnya. Mungkin saya tidak memberikan informasi yang cukup di sini, saya minta maaf untuk itu.

Saya hanya ingin tahu, informasi apa yang diperlukan untuk membuat perhitungan seperti itu? Pernahkah Anda melakukannya? Dalam kasus yang ideal (hanya mempertimbangkan faktor-faktor yang paling signifikan), faktor-faktor apa yang dianggap membuat perkiraan disipasi panas dan kenaikan suhu dan mengapa disipasi panas nyata dan suhu dalam percobaan praktis yang sebenarnya akan berbeda?

Saya tahu pertanyaan ini terlihat sulit, tetapi saya akan sangat senang jika saya akhirnya dapat menyelesaikan misteri ini.

Daya yang dikirim ke sebuah resistor, yang semuanya diubah menjadi panas, adalah tegangan yang melintasi kali arus melalui:

    P = IV

Di mana P adalah kekuatan, saya adalah arus, dan V adalah tegangan. Arus melalui resistor terkait dengan tegangan yang menerimanya dan resistansi:

    I = V / R

dimana R adalah resistansi. Dengan hubungan tambahan ini, Anda dapat mengatur ulang persamaan di atas untuk menjadikan daya sebagai fungsi langsung dari tegangan atau arus:

    P = V ² / R

    P = I ² R

Kebetulan jika Anda tetap menggunakan Volts, Amps, Watts, dan Ohms, tidak ada konstanta konversi tambahan yang diperlukan.

Dalam kasus Anda, Anda memiliki 20 V di resistor 1 kΩ:

    (20 V) ² / (1 kΩ) = 400 mW

Itulah berapa banyak daya resistor akan menghilang.

Langkah pertama untuk mengatasi hal ini adalah memastikan resistor diberi peringkat untuk daya sebesar itu di tempat pertama. Jelas, resistor "¼ Watt" tidak akan berfungsi. Ukuran umum berikutnya adalah "½ Watt", yang dapat mengambil kekuatan itu secara teori dengan semua kondisi yang sesuai terpenuhi. Baca datasheet dengan cermat untuk melihat dalam kondisi apa resistor ½ Watt Anda benar-benar dapat menghilangkan ½ Watt. Ini mungkin menentukan bahwa ambien harus 20 ° C atau kurang dengan jumlah ventilasi tertentu. Jika resistor ini berada di papan yang ada di dalam kotak dengan sesuatu yang lain yang menghilangkan daya, seperti catu daya, suhu sekitar bisa secara signifikan lebih dari 20 ° C. Dalam hal ini, resistor "½ Watt" tidak dapat benar-benar menangani ½ Watt, kecuali mungkin ada udara dari kipas angin yang aktif bertiup di atasnya.

Untuk mengetahui berapa banyak suhu resistor akan naik di atas ambien, Anda akan membutuhkan satu angka lagi, yang merupakan hambatan termal dari resistor ke ambien. Ini kira-kira akan sama untuk jenis paket yang sama, tetapi jawaban sebenarnya hanya tersedia dari lembar data resistor.

Katakanlah hanya untuk memilih nomor (keluar dari udara tipis, saya tidak melihat apa-apa, misalnya saja) bahwa resistor dengan bantalan tembaga yang sesuai memiliki ketahanan termal 200 ° C / W. Resistor menghilang 400 mW, jadi kenaikan suhunya sekitar (400 mW) (200 ° C / W) = 80 ° C. Jika berada di papan terbuka di meja Anda, Anda mungkin dapat memperkirakan ambient maksimum 25 ° C, sehingga resistor bisa mencapai 105 ° C. Perhatikan bahwa cukup panas untuk merebus air, tetapi sebagian besar resistor akan baik-baik saja pada suhu ini. Jauhkan jarimu. Jika ini ada di papan dalam kotak dengan catu daya yang menaikkan suhu di dalam kotak 30 ° C dari ambien, maka suhu resistor dapat mencapai (25 ° C) + (30 ° C) + (80 ° C) = 135 ° C. Apakah itu oke? Jangan tanya saya, periksa datasheet.

Pembuangan hanya berasal dari hukum kekuasaan .

Kenaikan suhu tidak mungkin untuk diprediksi tanpa mengetahui seberapa baik resistor yang diberikan menghilangkan panas. Itu tergantung pada apa yang bersentuhan (heat sink atau tidak?), Apa aliran udara, dan berapa suhu sekitar. Semakin baik resistor dapat benar-benar menghilangkan panas, semakin tinggi suhunya harus naik sehingga dapat menghilangkan watt yang tersirat oleh hukum daya. Kami tidak dapat memprediksi ini hanya dari tegangan dan resistansi.

Selain itu, resistor memiliki ketahanan yang bergantung pada suhu. Jika kenaikan suhu signifikan, dan koefisiennya signifikan, mungkin perlu dipertimbangkan.