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

La potencia entregada a una resistencia, la cual se convierte en calor, es la tensión que atraviesa 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 generar energía como una función directa de voltaje o corriente:

P = V ² / R

P = I ² R

Sucede que si te quedas con 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 potencia que se disipará la resistencia.

El primer paso para lidiar con esto es asegurarse de que la resistencia esté clasificada para esa potencia en primer lugar. Obviamente, una resistencia de "¼ Watt" no funciona. El siguiente tamaño común es "½ vatio", 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 Watt puede disipar un ½ Watt. Podría especificar que el 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 otra cosa 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 vatio" no puede manejar ½ vatio, a menos que tal vez haya aire de un ventilador que esté soplando en su parte superior.

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

Digamos solo para seleccionar un número (del aire, 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 puede calcular una temperatura máxima de 25 ° C, por lo que la resistencia podría llegar a 105 ° C. Tenga en cuenta que está lo suficientemente caliente como para hervir agua, pero la mayoría de las resistencias estarán bien a esta temperatura. Sólo mantén el dedo alejado. Si está en una placa en una caja con una fuente de alimentación que aumenta la temperatura en la caja a 30 ° C respecto a la temperatura ambiente, entonces la temperatura de la resistencia podría alcanzar (25 ° C) + (30 ° C) + (80 ° C) = 135 ° C. ¿Eso esta bien? No me preguntes, revisa la hoja de datos.

La disipación solo proviene de la ley de energía .

El aumento de temperatura es imposible de predecir sin saber qué tan bien la resistencia dada disipa el calor. Depende de con qué esté 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 realmente eliminar el calor, más alta será su temperatura para aumentar, de modo que pueda disipar el vataje que implica la ley de potencia. No podemos predecir esto simplemente a partir del voltaje y la resistencia.

Además, las resistencias tienen una resistencia dependiente de la temperatura. Si el aumento de la temperatura es significativo y el coeficiente es significativo, es posible que deba considerarse.