Energia ja lämpötila riippuvat lämpökapasiteetista:

\ $ \ Delta T = \ dfrac {\ Delta Q} {C} \ $

missä \ $ \ Delta T \ $ on lämpötilan nousu, \ $ \ Delta Q \ $ netto lisätty (lämpö) energia ja \ $ C \ $ lämpökapasiteetti. Jälkimmäinen riippuu materiaalista (aineista) ja ominaislämpökapasiteetti on kiinteä ominaisuus aineelle massayksikköä kohti. Oletetaan, että ominaislämpö on verrattavissa keraamisen lämpöön, se on noin 1 J / (g K). Sitten 7 g langallinen 10 W vastus:

\ $ \ Delta T = \ dfrac {\ Delta Q} {7 g \ cdot 1 J / (g K)} \ $

niin, että 0,11J (100mW 1 sekunnin ajan) soveltaminen antaa lämpötilan nousun

\ $ \ Delta T = \ dfrac {0,1 J} {7 g \ cdot 1 J / ( g K)} = 0,014 ° C \ $

Se ei ole paljon, mutta tämä on 10 W: n vastus. Tehdään sama 1 mg: n 0402 vastukselle:

\ $ \ Delta T = \ dfrac {0,1 J} {1 mg \ cdot 1 J / (g K)} = 100 ° C \ $

huomioimatta ympäristölle aiheutuvat menetykset. Joten et voi sanoa, mitä jännitettä tai tehoa tarvitaan vastuksen lämmittämiseen 200 ° C: seen. Pieni vastus saavuttaa pian erittäin korkean lämpötilan käyttämättä paljon energiaa. Sinun on määriteltävä tarvitsemasi lämpöenergia, ja sitten voimme puhua uudelleen.

10 W: n vastus, johon viitataan, voi nousta jopa 250 ° C: seen, kuten alla olevasta kaaviosta käy ilmi,

mutta korkeissa ympäristölämpötiloissa se on Tämä tarkoittaa, että se voi hajottaa vain 4 W 10 W: n sijasta 200 ° C: ssa. Tämä johtuu siitä, että se voi vaihtaa vähemmän lämpöä ympäristön kanssa, jos lämpötilaero on pienempi.

muokkaa
Mutta eikö ensimmäinen yhtälö tarkoita, että lämpötila nousee, jos pidän virtaa päällä? Teoriassa kyllä, ja voit tehdä asetukset missä tämä tapahtuu. Käytännössä ei, koska kun lisäät energiaa, se myös irrottaa osan ympäristöstä. Mitä suurempi lämpötilaero on, sitä suurempi on energian menetys. Joten kun lisäät enemmän energiaa, lämpötila nousee, ja niin myös energian menetys, kunnes saavutat pisteeseen, jossa energian menetys on sama kuin lisätty energia. Tällöin järjestelmä on tasapainossa ja lämpötila pysyy vakiona.

On myös mahdollista, että myös ympäristön lämpötila nousee. Sitten vastuksen lämpötila seuraa nousua, kunnes lämpötilaero on jälleen sama.

Lämmönvaihtonopeus riippuu lämpötilaerosta ja lämpövastuksesta. Jälkimmäistä on vaikea määrittää, ja se riippuu täysin vastuksen sijoittamisesta. Saatat joutua löytämään sen kokeellisesti.

Lisätietoja
Lämmönkestävyys, teoria ja käytäntö

Kysymyksessäsi on useita puolia. Ensinnäkin vastuksen hajauttama teho voidaan ilmaista eri tavoin. Harkitse Ohmin lakia, ja voit toivottavasti nähdä, että kaikki nämä ovat samanarvoisia:

$$ wattia = volttia \ kertaa ampeeria = \ dfrac {volttia ^ 2} {ohmia = = ampeeria ^ 2 kertaa ohmia $ $

Mutta se on vain osa ongelmaa. Toinen osa on kuinka monta wattia tarvitset saavuttaaksesi halutun lämpötilan. Se on paljon vaikeampi vastata avoimeen silmukkaan. Karkea opas on tarkastella edustavan vastuksen datalehdessä. Tämän pitäisi näyttää, mikä on ympäristön lämpöresistanssi. Sanotaan vain esimerkin vuoksi (en ole katsonut, ja tämä voi olla villi pois, työsi saada oikeat numerot), että joillekin pinta-asennusvastuksille on annettu 100 ° C / watti. Tämä tarkoittaa, että jos haluat sen olevan 100 ° C ympäristön lämpötilaa korkeampi, sinun on syötettävä siihen 1 W sähkövirtaa.

Se on kuitenkin vain karkea opas. Datalehti ei voi tietää yksityiskohtia siitä, kuinka paljon kuparia (joka johtaa hyvin lämpöä) on kytketty tyynyihin, substraatin lämmönjohtavuutta, ja tämä vaihtelee tietenkin merkittävästi ilmavirran nopeuden mukaan. Tarvitset lämpötilan palautetta mihin tahansa muuhun kuin erittäin karkeaan lämpötilan säätöön. Asennat termistorin tai muun lämpötila-anturin keskelle vastuksia ja ohjauspiiri vaihtelee vastusten jännitettä tai virtaa lämpötilan säätämiseksi.

Toinen ongelma on, että 200 ° C on yli monien vastusten maksimikäyttölämpötilan. Tarkista datalehti huolellisesti. Sinun on myös harkittava, mihin materiaaliin nämä vastukset on asennettu, ja voiko se kestää 200 ° C pitkään aikaan. Kaiken kaikkiaan tämä on melko monimutkaisempi ongelma kuin saattaa tuntua ensi silmäyksellä.

Sanoisin, että et voi lämmittää joukko tavallisia vastuksia jopa 200 asteeseen ilman, että ne kirjaimellisesti palavat. Parempi ratkaisu olisi käyttää tähän tarkoitukseen sopivaa materiaalia, kuten kattiloissa tai sähkösuihkuissa käytettävä vastus.

Myöskään tällaisen resistanssin syöttäminen AA-alkaliparistoilla ei ole käytännöllistä, koska tarvitset monet niistä eivätkä kestäisi kovin kauan (lämmittimien vastus on tyypillisesti hyvin pieni).

Kaavojen osalta tarvitset varmasti voimaa, jota käytät vastukseen, joka voit johtaa arvosta \ $ P = V ^ 2 / R \ $ ja jotain, joka yhdistää tämän tehon kehon lämmityskapasiteettiin, jota yrität säätää lämpötilaa (lisää tästä pian ... Minun täytyy kaivaa muistini a vähän ja minulla on vähän aikaa juuri nyt :))