P = W/t

 

電(dian)阻(zu)器(qi)在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)作(zuo)為(wei)純(chun)耗(hao)能(neng)元(yuan)件(jian)，其(qi)將(jiang)電(dian)能(neng)轉(zhuan)換(huan)為(wei)熱(re)能(neng)

，這(zhe)個(ge)熱(re)量(liang)被(bei)電(dian)阻(zu)吸(xi)收(shou)並(bing)最(zui)終(zhong)耗(hao)散(san)至(zhi)環(huan)境(jing)中(zhong)。固(gu)定(ding)阻(zu)值(zhi)的(de)電(dian)阻(zu)，其(qi)實(shi)際(ji)工(gong)作(zuo)功(gong)率(lv)取(qu)決(jue)於(yu)兩(liang)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)或(huo)電(dian)流(liu)：

 

P=UI=U2/R=I2R

 

電阻器作為一個實體物質，其所能承受的熱量是有限的
；超過其限度，阻值會發生較大的變化，甚至開路。

 

電阻器的額定功率：指電阻在正常氣候條件下（如大氣壓、環境溫度等），長時間連續安全工作可耗散或可承受的最大功率。一般我們取70℃靜止自由空氣中為額定功率的最大工作溫度點
，電阻額定功率記為P70。電阻實際使用時
，需要留有一定的功率餘量
，建議為額定功率的一半。

 

我(wo)們(men)注(zhu)意(yi)到(dao)電(dian)阻(zu)的(de)額(e)定(ding)功(gong)率(lv)建(jian)立(li)在(zai)確(que)定(ding)的(de)環(huan)境(jing)條(tiao)件(jian)和(he)在(zai)長(chang)時(shi)間(jian)連(lian)續(xu)安(an)全(quan)工(gong)作(zuo)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)。在(zai)這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)中(zhong)，電(dian)阻(zu)存(cun)在(zai)發(fa)熱(re)和(he)散(san)熱(re)兩(liang)種(zhong)變(bian)化(hua)，最(zui)終(zhong)電(dian)阻(zu)會(hui)達(da)到(dao)一(yi)個(ge)熱(re)平(ping)衡(heng)，並(bing)在(zai)其(qi)電(dian)阻(zu)體(ti)上(shang)建(jian)立(li)起(qi)恒(heng)定(ding)的(de)表(biao)麵(mian)溫(wen)度(du)。該(gai)表(biao)麵(mian)溫(wen)度(du)高(gao)於(yu)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)

，並(bing)在(zai)電(dian)阻(zu)體(ti)可(ke)接(jie)受(shou)的(de)範(fan)圍(wei)內(nei)（即阻值波動在允許範圍內）。額定功率就是這麼一個單位時間內的熱臨界值
；超過額定功率
，那麼熱平衡時，電阻體上的表麵溫度就超出電阻可接受的範圍。

 

如果我們能影響電阻的發熱與散熱能力，就能改變電阻的額定功率。電阻的額定功率取決於電阻的幾何尺寸、電阻材料的允許溫度、基板的熱導率、環境條件等。電阻尺寸越大
、電阻材料耐受能力越強、基ji板ban的de熱re導dao率lv越yue高gao，環huan境jing溫wen度du越yue低di或huo有you空kong氣qi流liu動dong
，那na麼me電dian阻zu的de功gong率lv就jiu越yue大da。另ling外wai，可ke以yi通tong過guo安an裝zhuang散san熱re器qi來lai改gai善shan電dian阻zu器qi的de散san熱re能neng力li。當dang環huan境jing溫wen度du超chao過guo70℃額(e)定(ding)功(gong)率(lv)最(zui)大(da)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)點(dian)，散(san)熱(re)空(kong)間(jian)被(bei)壓(ya)縮(suo)，那(na)麼(me)電(dian)阻(zu)也(ye)必(bi)須(xu)減(jian)少(shao)發(fa)熱(re)量(liang)，即(ji)降(jiang)額(e)。當(dang)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)接(jie)近(jin)電(dian)阻(zu)器(qi)允(yun)許(xu)溫(wen)度(du)時(shi)，此(ci)時(shi)如(ru)果(guo)再(zai)施(shi)加(jia)功(gong)率(lv)
，電(dian)阻(zu)器(qi)的(de)熱(re)量(liang)將(jiang)無(wu)法(fa)正(zheng)常(chang)散(san)出(chu)
，可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)電(dian)阻(zu)燒(shao)毀(hui)。因(yin)此(ci)電(dian)阻(zu)長(chang)時(shi)間(jian)連(lian)續(xu)工(gong)作(zuo)時(shi)，必(bi)須(xu)參(can)照(zhao)降(jiang)功(gong)耗(hao)曲(qu)線(xian)。

 

短時間內，電阻的溫度可以高於其允許溫度；為了測試其耐受能力

，我們通常會施加2-10倍的功率，持續5s，即短時過載測試，考驗電阻的過載能力。

 

 

除了額定功率外，電阻在使用過程中，會碰到單個脈衝，或者是周期性脈衝的情形。為了更好描述此過程，我們引入電阻“最大脈衝功率”概念。

 

電阻最大脈衝功率：電阻工作時所能承受的最大瞬間電壓
，記作Ppulse；一般Ppulse要遠遠大於P70。

 

在zai很hen多duo情qing況kuang下xia，經jing過guo電dian阻zu的de瞬shun間jian電dian壓ya非fei常chang大da，持chi續xu時shi間jian卻que很hen短duan，即ji電dian阻zu產chan生sheng的de熱re量liang非fei常chang小xiao。對dui於yu單dan個ge脈mai衝chong來lai說shuo
，單dan次ci發fa熱re時shi間jian很hen短duan
，散san熱re時shi間jian卻que是shi無wu窮qiong長chang的de，即ji單dan個ge脈mai衝chong的de平ping均jun功gong率lv非fei常chang小xiao
，但dan是shi峰feng值zhi功gong率lv卻que很hen大da。這zhe個ge瞬shun間jian的de微wei小xiao熱re量liang具ju有you足zu夠gou大da的de熱re能neng量liang密mi度du來lai損sun壞huai電dian阻zu，使shi得de阻zu值zhi發fa生sheng劇ju烈lie變bian化hua。打da個ge比bi方fang，用yong筷kuai子zi和he針zhen去qu刺ci破po一yi塊kuai布bu，相xiang同tong力li量liangF下xia，針zhen可ke以yi很hen輕qing鬆song刺ci破po布bu，而er筷kuai子zi卻que不bu行xing。這zhe是shi因yin為wei
，針zhen頭tou麵mian積ji小xiao，而er筷kuai子zi頭tou麵mian積ji大da，針zhen頭tou可ke以yi產chan生sheng足zu夠gou大da的de壓ya強qiang來lai刺ci破po布bu，而er筷kuai子zi卻que不bu行xing：

 

Pa=F/S

 

當單個脈衝的脈寬ti逐漸變短時，Pmax會逐漸變大；當ti短至一定寬度

，Pmax不會繼續變大，會保持恒定值，此恒定值就是電阻元素的極限耐受能力。當單個脈衝的脈寬ti逐漸延長時，電阻的最大脈衝功率Pmax也會逐漸變小；若單個脈衝ti無限延長時，就變成一個連續脈衝，此時Pmax=P70。因此
，電阻的最大脈衝功率Pmax取決於脈衝寬度ti和電阻極限耐受能力。任何時刻，脈衝峰值功率Ppeak都不允許超過電阻最大脈衝功率Pmax。電阻在使用時
，需參照單個最大脈衝功率負載圖。

 

對於周期性脈衝也是如此，脈衝峰值功率Ppeak不允許超過電阻最大脈衝功率Pmax，與此同時，周期性脈衝的平均功率Pave不允許超過電阻額定功率P70。因為
，周期性脈衝屬於間歇性發熱
，最終會在電阻表麵建立起熱平衡。

 

對於電阻在受到周期性脈衝負載時
，若我們想得知電阻最終熱平衡時表麵溫度
，我們需從兩個角度來獲取相關參數（必不可少）進行計算：

 

衡量電阻發熱能力的參數：單個脈衝能量Q（U2/R*ti）,脈衝周期Tp
，脈衝個數N，電阻串並聯總質量M，電阻材料比熱容Cr，衡量電阻散熱能力的參數：電阻熱時間常數τ
，環境溫度T。

 

 

推薦閱讀：