Spänningsfall Formel & Exempelberäkning

Vad är spänningsfall?

Spänningsfall är minskningen av elektrisk potential längs strömmens väg i en elektrisk krets. Eller mer enkelt uttryckt, ett "fall i spänning". Spänningsfall uppstår på grund av källans inre resistans, passiva element, över ledare, över kontakter och över kopplingar, vilket är oönskat eftersom en del av den tillförsedda energin uppgår.

Spänningsfallet över en elektrisk last är proportionellt mot den energi som kan omvandlas i denna last till någon annan användbar form av energi. Spänningsfallet beräknas genom Ohms lag.

Spänningsfall i likströmskretsar

I likströms kretsar beror spänningsfallet på motstånd. För att förstå spänningsfallet i en likströmskrets, titta på ett exempel. Antag en krets som består av en likströmskälla, 2 motstånd som är anslutna i serie, och en last.

Här kommer varje element i kretsen ha ett visst motstånd. De mottar och förlorar energi till ett värde. Men den avgörande faktorn för energivärdet är de fysiska egenskaperna hos elementen. När vi mäter spänningen över likströmskällan och det första motståndet, kan vi se att det kommer att vara mindre än källspänningen.

Vi kan räkna ut den energi som konsumeras av varje motstånd genom att mäta spänningen över individuella motstånd. Medan strömmen flödar genom tråden från likströmskällan till det första motståndet, dissiperas en del av den energi som ges av källan på grund av leddarrörelse.

För att verifiera spänningsfallet, använder vi Ohms lag och Kirchhoffs kretslag, som beskrivs nedan.
Ohms lag representeras av

V → Spänningsfall (V)
R → Elektriskt motstånd (Ω)
I → Elektrisk ström (A)

För stängda likströmskretsar använder vi också Kirchhoffs kretslag för beräkning av spänningsfall. Det är som följer:
Källspänning = Summan av spänningsfallet över varje komponent i kretsen.

Beräkning av spänningsfall för en likströmsledning

Här tar vi ett exempel på en 100 fot lång ledning. Så, för 2 ledningar, 2 × 100 fot. Låt elektriskt motstånd vara 1,02 Ω/1000 fot, och ström vara 10 A.

Spänningsfall i växelströmskretsar

I växelströmskretsar finns det, utöver Motstånd (R), en andra motsättning för strömmen – Reaktans (X), som består av XC och XL. Både X och R kommer att motsätta sig strömmens flöde. Summan av de två kallas Impedans (Z).
XC → Kapacitiv reaktans
XL → Induktiv reaktans

Mängden Z beror på faktorer som magnetisk permeabilitet, elektriska isolerande element, och växelfrekvens.
Likt Ohms lag i likströmskretsar, här ges det som

E → Spänningsfall (V)
Z → Elektrisk impedans (Ω)
I → Elektrisk ström (A)

IB → Full belastnings ström (A)
R → Motstå