¿Es posible calcular cuánta disipación de calor y aumento de temperatura tendrá lugar en una resistencia

Supongamos que tengo una batería de 100 mAh a 20V. Conecto una resistencia de 1000 kohm a través de él. ¿Cuánto calor se generará y cómo puedo encontrar el aumento de temperatura en la resistencia? A medida que la batería funciona, creo que el flujo de corriente se reducirá con el tiempo, pero no estoy seguro sobre el voltaje de una batería real. Quizás no estoy dando suficiente información aquí, lo siento.

Solo deseo saber, ¿qué información se necesita para hacer dicho cálculo? ¿Lo has hecho alguna vez? En el caso ideal (teniendo en cuenta solo los factores más significativos), ¿qué factores se consideran para hacer una estimación de la disipación de calor y el aumento de temperatura y por qué la disipación de calor y la temperatura reales en el experimento práctico real serían diferentes?

Sé que esta pregunta parece difícil, pero estaré muy feliz si finalmente puedo resolver este misterio.

La potencia entregada a una resistencia, todo lo cual se convierte en calor, es el voltaje que la atraviesa por la corriente a través de ella:

    P = IV

Donde P es potencia, I es corriente y V es voltaje. La corriente a través de una resistencia está relacionada con el voltaje que la atraviesa y la resistencia:

    I = V / R

donde R es la resistencia. Con esta relación adicional, puede reorganizar las ecuaciones anteriores para hacer que la energía sea una función directa del voltaje o la corriente:

    P = V ² / R

    P = I ² R

Sucede que si se adhiere a unidades de voltios, amperios, vatios y ohmios, no se requieren constantes de conversión adicionales.

En su caso, tiene 20 V a través de una resistencia de 1 kΩ:

    (20 V) ² / (1 kΩ) = 400 mW

Esa es la cantidad de energía que la resistencia se disipará.

El primer paso para lidiar con esto es asegurarse de que la resistencia esté clasificada para tanta potencia en primer lugar. Obviamente, una resistencia de "¼ vatios" no funcionará. El siguiente tamaño común es "½ vatios", que puede tomar ese poder en teoría con todas las condiciones apropiadas cumplidas. Lea la hoja de datos detenidamente para ver en qué condiciones su resistencia de ½ vatio puede realmente disipar un ½ vatio. Podría especificar que la temperatura ambiente debe ser de 20 ° C o menos con una cierta cantidad de ventilación. Si esta resistencia está en una placa que está en una caja con algo más que disipa la energía, como una fuente de alimentación, la temperatura ambiente podría ser significativamente más de 20 ° C. En ese caso, la resistencia de "½ vatios" realmente no puede manejar ½ vatios, a menos que tal vez haya aire de un ventilador que sopla activamente por su parte superior.

Para saber cuánto aumentará la temperatura de la resistencia por encima del ambiente, necesitará una cifra más, que es la resistencia térmica de la resistencia al ambiente. Esto será más o menos lo mismo para los mismos tipos de paquetes, pero la verdadera respuesta solo está disponible en la hoja de datos de la resistencia.

Digamos solo para elegir un número (de la nada, no busqué nada, solo ejemplo) que la resistencia con almohadillas de cobre adecuadas tiene una resistencia térmica de 200 ° C / W. La resistencia está disipando 400 mW, por lo que su aumento de temperatura será de aproximadamente (400 mW) (200 ° C / W) = 80 ° C. Si está en una tabla abierta en su escritorio, probablemente pueda alcanzar una temperatura ambiente máxima de 25 ° C, por lo que la resistencia podría llegar a 105 ° C. Tenga en cuenta que es lo suficientemente caliente como para hervir agua, pero la mayoría de las resistencias estarán bien a esta temperatura. Solo mantén tu dedo alejado. Si esto está en una placa en una caja con una fuente de alimentación que eleva la temperatura en la caja 30 ° C desde el ambiente, entonces la temperatura de la resistencia podría alcanzar (25 ° C) + (30 ° C) + (80 ° C) = 135 ° C. ¿Eso esta bien? No me preguntes, mira la hoja de datos.

La disipación proviene de la ley del poder .

El aumento de temperatura es imposible de predecir sin saber qué tan bien la resistencia dada disipa el calor. Depende de con qué está en contacto (¿disipador de calor o no?), Cuál es el flujo de aire y cuál es la temperatura ambiente. Cuanto menos bien la resistencia pueda eliminar el calor, mayor será su temperatura para que pueda disipar la potencia implícita en la ley de potencia. No podemos predecir esto simplemente por voltaje y resistencia.

Además, las resistencias tienen una resistencia dependiente de la temperatura. Si el aumento de temperatura es significativo y el coeficiente es significativo, puede ser necesario considerarlo.