מה גורם לעלייה בטמפרטורה של נגד כאשר הוא מחובר לمدار חשמלי?
סיבות לעלייה בטמפרטורה של רזיסטורים כאשר הם מחוברים לمدار
כאשר רזיסטור מחובר למدارة, טמפרטורתו עולה בעיקר בשל המרת אנרגיה חשמלית לאנרגיה תרמית. להלן הסבר מפורט:
1. פיזור כוח
המשימה העיקרית של רזיסטור במدارة היא לפזר אנרגיה חשמלית כחום. על פי חוק אוהם וחוק ג'ול, ניתן לבטא את הפיזור של הכוח P ברזיסטור כך:
כאשר:
P הוא הפיזור של הכוח (בואטים, W)
I הוא הזרם דרך הרזיסטור (באמפר, A)
V הוא המתח על פני הרזיסטור (בโวลטים, V)
R הוא ערך ההתנגדות של הרזיסטור (באוֹם, Ω)
2. יצירה של חום
האנרגיה החשמלית הנצרכת על ידי הרזיסטור מתמירה לחלוטין לאנרגיה תרמית, מה שגורם לטמפרטורת הרזיסטור לעלות. קצב יצירה של החום פרופורציונלי לפיזור הכוח. אם הפיזור של הכוח גבוה, נוצר יותר חום, והעלייה בטמפרטורה תהיה משמעותית יותר.
3. פיזור חום
טמפרטורת הרזיסטור מושפעת לא רק מהחום שנוצר אלא גם מהיכולת שלו לפזר אותו. פיזור החום מושפע מהגורמים הבאים:
חומר: חומרים שונים יש להם מוליכות תרמית שונה. חומרים בעלי מוליכות תרמית גבוהה יכולים להעביר חום במהירות רבה יותר, מה ש่วย להפחית את טמפרטורת הרזיסטור.
שטח פנים: שטח פנים גדול יותר של הרזיסטור משפר את פיזור החום. לדוגמה, רזיסטורים גדולים יותר בדרך כלל יש להם תכונות פיזור חום טובות יותר.
תנאי סביבה: טמפרטורת הסביבה, זרימת אוויר ומוליכות תרמית מאובייקטים סובבים כולם משפיעים על פיזור החום. תנאי אוורור טובים יכולים לשפר את פיזור החום ולаниз את טמפרטורת הרזיסטור.
4. תנאי עומס
טמפרטורת הרזיסטור מושפעת גם מתנאי העמסה במدارة:
זרם: ככל שהזרם דרך הרזיסטור גבוה יותר, כך הפיזור של הכוח והיצור של חום גבוהים יותר, מה שגורם לעליה גדולה יותר בטמפרטורה.
מתח: ככל שהמתח על פני הרזיסטור גבוה יותר, כך הפיזור של הכוח והיצור של חום גבוהים יותר, מה שגורם לעליה גדולה יותר בטמפרטורה.
5. גורם זמן
העלייה בטמפרטורה של הרזיסטור היא תהליך דינמי. עם הזמן, הטמפרטורה תעלה בהדרגה עד שתגיע למצב יציב. במצב יציב זה, החום שנוצר על ידי הרזיסטור שווה לחום שנפזר לסביבה.
6. מקדם טמפרטורה
ערך ההתנגדות של רזיסטור יכול להשתנות עם הטמפרטורה, ידוע כמקדם הטמפרטורה. עבור חלק מהרזיסטורים, עלייה בטמפרטורה יכולה להוביל לעלייה בהתנגדות, מה שמגדיל את הפיזור של הכוח, מה שמחזיר את הטמפרטורה לעליה נוספת.
סיכום
כאשר רזיסטור מחובר למدارة, טמפרטורתו עולה בעיקר בשל המרת אנרגיה חשמלית לאנרגיה תרמית. ספציפית, פיזור כוח, יצירה של חום, פיזור חום, תנאי עומס, זמן ומקדם טמפרטורה כולם משחקים תפקיד באפיון הטמפרטורה הסופית של הרזיסטור. כדי להבטיח את הבטיחות והאמינות של הרזיסטור, חשוב לבחור רזיסטור עם דרגת כוח מתאימה ולהטמיע אמצעי פיזור חום יעילים.
