抵抗器で発生する熱放散と温度上昇を計算することは可能ですか？

20Vで100 mAhのバッテリーがあるとします。1000 kohmの抵抗を接続します。どのくらいの熱が生成され、抵抗器の温度上昇をどのように見つけることができますか？バッテリーが動作するにつれて、電流の流れは時間とともに減少すると思いますが、実際のバッテリーの電圧についてはわかりません。ここで十分な情報を提供していないのかもしれませんが、ごめんなさい。

このような計算を行うために必要な情報は何ですか？あなたはそれをやったことがありますか？理想的な場合（最も重要な要因のみを考慮に入れて）、熱放散と温度上昇を推定するために考慮される要因は何ですか？実際の実際の実験で実際の熱放散と温度が異なるのはなぜですか？

私はこの質問が難しいように見えることを知っていますが、この謎を最終的に解決することができれば、私はとても幸せです。

抵抗器に供給される電力は、それがすべて熱に変換され、その両端の電圧に電流を掛けたものです。

    P = IV

Pは電力、Iは電流、Vは電圧です。抵抗を通る電流は、抵抗を横切る電圧と抵抗に関連しています。

    I = V / R

ここで、Rは抵抗です。この追加の関係を使用して、上記の式を並べ替えて、電圧または電流の直接関数として電力を作成できます。

    P = V ² / R

    P = I ² R

ボルト、アンペア、ワット、およびオームの単位に固執する場合、追加の変換定数は必要ありません。

あなたの場合、1kΩ抵抗器の両端に20 Vがあります：

    （20 V）² /（1kΩ）= 400 mW

これは、抵抗器が消費する電力の量です。

これに対処するための最初のステップは、抵抗器がそもそも十分な電力に対して定格されていることを確認することです。明らかに、「1/4ワット」の抵抗では機能しません。次の一般的なサイズは「½ワット」で、これは理論的にはすべての適切な条件が満たされていればその電力を使用できます。データシートを注意深く読んで、どのような条件下で½ワットの抵抗が実際に½ワットを消費できるかを確認してください。一定の換気量で周囲温度を20℃以下にする必要があることを指定する場合があります。この抵抗が、電源のように電力を消費する他のものと一緒に箱に入っているボード上にある場合、周囲温度は20°Cを大幅に超える可能性があります。その場合、「½ワット」抵抗器は、おそらく上部から活発に送風されているファンからの空気がない限り、実際に½ワットを処理できません。

抵抗器の温度が周囲温度よりもどれだけ上昇するかを知るには、もう1つ数字が必要です。これは、周囲温度に対する抵抗器の熱抵抗です。これは同じパッケージタイプでもほぼ同じですが、真の答えは抵抗器のデータシートからのみ入手できます。

適切な銅パッドを備えた抵抗器の熱抵抗は200°C / Wであるという数字を選んだとしましょう（薄い空気の中、私は何も調べませんでした、例のみ）。抵抗器は400 mWを消費するため、温度上昇は約（400 mW）（200°C / W）= 80°Cになります。机の上の開いたボード上にある場合、最大周囲温度は25℃と考えられるため、抵抗は105℃に達する可能性があります。水を沸騰させるのに十分なほど熱いことに注意してください。ただし、ほとんどの抵抗器はこの温度で十分です。指を離してください。これが、ボックス内の温度を周囲温度から30°C上昇させる電源を備えたボックス内のボード上にある場合、抵抗温度は（25°C）+（30°C）+（80°C）=に達する可能性があります135°C。それは大丈夫ですか？私に聞かないで、データシートを確認してください。

消費はべき法則に由来しています。

温度上昇は、与えられた抵抗器がどれだけ熱を放散するかを知らなければ予測することは不可能です。それは何に接触するか（ヒートシンクかどうか）、空気の流れ、周囲温度に依存します。抵抗器が実際に熱を除去できる量が少なければ少ないほど、その温度を上昇させて、電力法則によって暗示されるワット数を消散させる必要があります。これを単に電圧と抵抗から予測することはできません。

さらに、抵抗には温度依存の抵抗があります。温度上昇が大きく、係数が大きい場合は、考慮する必要があります。