Формула падения напряжения и пример расчета

Что такое падение напряжения?

Падение напряжения — это уменьшение электрического потенциала вдоль пути тока, текущего в электрической цепи. Или, проще говоря, "падение напряжения". Падение напряжения происходит из-за внутреннего сопротивления источника, пассивных элементов, по проводникам, контактам и соединителям, что нежелательно, поскольку часть подаваемой энергии рассеивается.

Падение напряжения на электрической нагрузке пропорционально мощности, доступной для преобразования в этой нагрузке в другую полезную форму энергии. Падение напряжения вычисляется через закон Ома.

Падение напряжения в цепях постоянного тока

В цепях постоянного тока причиной падения напряжения является сопротивление. Для понимания падения напряжения в цепи постоянного тока рассмотрим пример. Предположим, что цепь состоит из источника постоянного тока, двух резисторов, соединенных последовательно, и нагрузки.

Каждый элемент цепи будет иметь определенное сопротивление. Они получают и теряют энергию до некоторого значения. Однако решающим фактором величины энергии являются физические характеристики элементов. Когда мы измеряем напряжение между источником постоянного тока и первым резистором, мы видим, что оно будет меньше напряжения источника.

Мы можем рассчитать энергию, потребляемую каждым резистором, измеряя напряжение на каждом резисторе. В то время как ток течет по проводу от источника постоянного тока к первому резистору, часть энергии, подаваемой источником, рассеивается из-за сопротивления проводника.

Для проверки падения напряжения, используются закон Ома и закон Кирхгофа для цепей, которые описаны ниже.
Закон Ома представлен следующим образом:

V → Падение напряжения (V)
R → Электрическое сопротивление (Ω)
I → Электрический ток (A)

Для замкнутых цепей постоянного тока также используется закон Кирхгофа для цепей для расчета падения напряжения. Он представлен следующим образом:
Напряжение источника = Сумма падений напряжения на каждом компоненте цепи.

Расчет падения напряжения на линии постоянного тока

Возьмем пример линии длиной 100 футов. Для двух линий это будет 2 × 100 футов. Пусть электрическое сопротивление составляет 1,02 Ω/1000 футов, а ток 10 А.

Падение напряжения в цепях переменного тока

В цепях переменного тока, помимо сопротивления (R), будет второе препятствие для тока — реактивное сопротивление (X), которое включает XC и XL. Оба X и R будут препятствовать току. Сумма этих двух величин называется импедансом (Z).
XC → Емкостное реактивное сопротивление
XL → Индуктивное реактивное сопротивление

Значение Z зависит от таких факторов, как магнитная проницаемость, электрические изолирующие элементы и частота переменного тока.
Аналогично закону Ома для цепей постоянного тока, здесь он представлен следующим образом:

E → Падение напряжения (V)
Z → Электрический импеданс (Ω)
I → Электрический ток (A)

IB → Полный ток нагрузки (A)
R → Сопротивление проводника (Ω/1000 футов)
L → Длина кабеля (односторонняя) (тыс. футов)
X → Индуктивное реактивное сопротивление (Ω/1000 футов)
V