Wzór na spadek napięcia i przykładowe obliczenie

Co to jest spadek napięcia?

Spadek napięcia to zmniejszenie potencjału elektrycznego wzdłuż ścieżki prądu płynącego w obwodzie elektrycznym. Lub bardziej prosto, „spadek napięcia”. Spadki napięcia występują z powodu wewnętrznego oporu źródła, pasywnych elementów, na przewodnikach, kontaktach i połączeniach, co jest niepożądane, ponieważ część dostarczonej energii jest rozprasza.

Spadek napięcia na obciążeniu elektrycznym jest proporcjonalny do mocy dostępnej do przekształcenia w tym obciążeniu na inną użyteczną formę energii. Spadek napięcia jest obliczany za pomocą prawa Ohma.

Spadek napięcia w obwodach prądu stałego

W obwodach prądu stałego przyczyną spadku napięcia jest opór. Aby zrozumieć spadek napięcia w obwodzie prądu stałego, rozważmy przykład. Załóżmy obwód składający się z źródła prądu stałego, 2 rezystorów połączonych szeregowo i obciążenia.

Każdy element obwodu będzie miał pewien opór. Otrzymują i tracą energię do pewnej wartości. Jednak decydującym czynnikiem wartości energii są fizyczne cechy elementów. Gdy mierzymy napięcie między źródłem prądu stałego a pierwszym rezystorem, możemy zauważyć, że będzie ono mniejsze niż napięcie źródła.

Możemy obliczyć energię zużywaną przez każdy opór, mierząc napięcie na poszczególnych rezystorach. Gdy prąd płynie przez przewód od źródła prądu stałego do pierwszego rezystora, część energii podanej przez źródło jest rozprasza ze względu na opór przewodnika.

Aby zweryfikować spadek napięcia, używa się prawa Ohma i prawa Kirchhoffa dla obwodów, które zostaną omówione poniżej.
Prawo Ohma przedstawia się jako

V → Spadek napięcia (V)
R → Opór elektryczny (Ω)
I → Prąd elektryczny (A)

Dla zamkniętych obwodów prądu stałego, używamy również prawa Kirchhoffa dla obwodów do obliczenia spadku napięcia. Jest to następujące:
Napięcie źródła = Suma spadków napięcia na każdym komponencie obwodu.

Obliczenie spadku napięcia w linii zasilania prądem stałym

Rozpatrzmy przykład 100 ft linii zasilania. Dla 2 linii, 2 × 100 ft. Niech opór elektryczny wynosi 1,02Ω/1000 ft, a prąd 10 A.

Spadek napięcia w obwodach prądu zmiennego

W obwodach prądu zmiennego, oprócz oporu (R), istnieje druga przeszkoda dla przepływu prądu – reaktancja (X), która składa się z XC i XL. Obie X i R będą przeciwstawiać się przepływowi prądu. Suma tych dwóch jest określana jako impedancja (Z).
XC → Reaktancja pojemnościowa
XL → Reaktancja indukcyjna

Wielkość Z zależy od czynników takich jak przenikalność magnetyczna, elementy izolacji elektrycznej i częstotliwość prądu zmiennego.
Podobnie jak prawo Ohma w obwodach prądu stałego, tutaj jest to przedstawione jako

E → Spadek napięcia (V)
Z → Impedancja elektryczna (Ω)
I → Prąd elektryczny (A)

IB → Pełny prąd obciążenia (A)
R →