Spændingsfald Formel & Eksempelberegning

Hvad er spændingsfald?

Spændingsfald er reduktionen i elektrisk potentiale langs strømstien i en elektrisk kredsløj. Eller mere enkelt sagt, et "fald i spænding". Spændingsfald opstår på grund af den interne modstand i kilden, passive elementer, over ledere, over kontakter og over forbindelser, hvilket er uønsket, da en del af den leverede energi bliver dissiperet.

Spændingsfaldet over en elektrisk last er proportional med den effekt, der er tilgængelig til at konverteres i denne last til en anden nyttig form for energi. Spændingsfald beregnes ved hjælp af Ohms lov.

Spændingsfald i direktestrømskredsløb

I direktestrøms kredsløb er årsagen til spændingsfaldet modstand. For at forstå spændingsfaldet i DC-kredsløbet, lad os se på et eksempel. Antag et kredsløb, der består af en DC-kilde, 2 modstande, der er forbundet i serie, og en last.

Her vil hvert element i kredsløbet have en vis modstand. De modtager og mister energi til en vis værdi. Men den afgørende faktor for energiværdien er de fysiske egenskaber hos elementerne. Når vi måler spændingen over DC-strømforsyningen og den første modstand, kan vi se, at det vil være mindre end strømforsyningens spænding.

Vi kan beregne den energi, der forbruges af hver modstand, ved at måle spændingen over individuelle modstande. Mens strømmen løber gennem ledningen fra DC-strømforsyningen til den første modstand, dissiperes nogle af de af kilden givne energier pga. lederens modstand.

For at verificere spændingsfaldet, bruges Ohms lov og Kirchhoffs kredsløbslov, som er beskrevet nedenfor.
Ohms lov repræsenteres ved

V → Spændingsfald (V)
R → Elektrisk modstand (Ω)
I → Elektrisk strøm (A)

For lukkede DC-kredsløb bruger vi også Kirchhoffs kredsløbslov for beregning af spændingsfald. Det er som følger:
Forsyningsspænding = Summen af spændingsfaldet over hver komponent i kredsløbet.

Beregning af spændingsfald i en DC-stroemledning

Her tager vi et eksempel på en 100 ft strømledning. Så for 2 ledninger, 2 × 100 ft. Lad elektrisk modstand være 1,02Ω/1000 ft, og strøm være 10 A.

Spændingsfald i vekselstrømskredsløb

I AC-kredsløb vil der udover modstand (R) være en anden modstand for strømfloden - reaktans (X), der omfatter XC og XL. Både X og R vil modarbejde strømfloden. Summen af de to kaldes impedans (Z).
XC → Kapacitiv reaktans
XL → Induktiv reaktans

Mængden af Z afhænger af faktorer som magnetisk permeabilitet, elektriske isolerende elementer, og AC-hastighed.
Ligesom Ohms lov i DC-kredsløb, her er det givet som

E → Spændingsfald (V)
Z → Elektrisk impedans (Ω)
I → Elektrisk strøm (A)

IB → Full ladnings strøm (A)
R → Modstand i kablelederen (Ω/1000ft)
L → Længden af kablet (en side) (Kft)
X → Induktiv reaktans (Ω/1000f)
V