Как найти напряжение на отдельном резисторе - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Загрузить PDF

Если вам необходимо найти напряжение на сопротивлении (резисторе), первым делом необходимо определить тип электрической цепи. Для лучшего понимания основных терминов, используемых в физике и электротехнике, начните с первого раздела. Если же вы знакомы с терминологией, пропустите его и перейдите к описанию типа электрической цепи.

1

Рассмотрим понятие электрического тока. Воспользуемся аналогией: представьте, что вы поместили несколько зерен кукурузы в воду, текущую по трубе. Поток эквивалентен электрическому току, а зерна служат аналогией электронов.^[1] Говоря о потоке, мы описываем его количеством зерен, пересекших поперечное сечение трубы за одну секунду. При рассмотрении электрического тока мы измеряем его в амперах, соответствующих определенному (очень большому) количеству электронов, пересекающих сечение провода за одну секунду.
2

Рассмотрим понятие электрического заряда. Каждый электрон имеет «отрицательный» электрический заряд. Это означает, что электроны притягиваются, или движутся по направлению к положительному заряду и отталкиваются, или движутся от отрицательного заряда. Каждый электрон обладает отрицательным зарядом, поэтому они отталкиваются друг от друга, стремясь разойтись в стороны.
3
Ознакомьтесь с понятием напряжения. Напряжение между двумя точками соответствует разности электрических зарядов, размещенных в этих точках. Чем больше эта разница, тем сильнее данные точки притягиваются друг к другу. Рассмотрим понятие напряжения на примере обычной электрической батарейки:
- Внутри батарейки происходят химические реакции, в результате которых образуются свободные электроны. Эти электроны движутся к отрицательному полюсу батарейки, удаляясь от ее положительного полюса (эти полюса соответствуют отрицательной и положительной клеммам батарейки). Чем дольше длится данный процесс, тем большее напряжение возникает между полюсами.
- Если вы соедините проволокой отрицательный и положительный полюса, у скопившихся электронов появится возможность покинуть отрицательный полюс. Они начнут перетекать к положительному полюсу, создавая электрический ток. Чем выше напряжение, тем больше электронов переместится к положительному полюсу за единицу времени.
4
Рассмотрим понятие электрического сопротивления. Его название точно отображает смысл. Чем выше сопротивление какого-либо объекта, тем тяжелее электронам пройти через него. В результате уменьшается ток, поскольку за единицу времени через проводник проходит меньшее число электронов.
- Сопротивлением, или резистором называется что-либо, увеличивающее сопротивление электрической цепи. «Резистор» можно приобрести в магазине электротоваров, но в цепи его роль может выполнять и любой другой объект, обладающий сопротивлением, например, лампа накаливания.
5
Запомните закон Ома. Он представляет собой простое соотношение между током, напряжением и сопротивлением. Запишите или запомните это соотношение — оно пригодится вам при расчете электрических цепей:
- Ток равен напряжению, поделенному на сопротивление
- Это записывается следующим образом: I = ^V / _R
- Подумайте о том, что происходит, если вы увеличиваете V (напряжение) или R (сопротивление). Соответствует ли это приведенным выше объяснениям?
Реклама

1
Ознакомьтесь с понятием последовательного соединения. Такое соединение легко определить — оно представляет собой набор расположенных в ряд сопротивлений. Ток течет по этим сопротивлениям, последовательно проходя через каждое из них.
- Величина тока одинакова в любой точке цепи.^[2]
- При расчете напряжения неважно, где именно в цепи расположен тот или иной резистор. Можно поменять их местами, напряжение на каждом из них останется неизменным.
- В качестве примера рассмотрим цепь, состоящую из трех последовательно соединенных сопротивлений: R₁, R₂ и R₃. Пусть цепь питается от 12-вольтовой батарейки. Найдем напряжение на каждом сопротивлении.
2
Сначала рассчитаем общее сопротивление. Сложим все сопротивления, включенные в цепь. В результате получим общее сопротивление резисторов, соединенных последовательно.
- Пусть три резистора R₁, R₂ и R₃ имеют сопротивления 2 Ома, 3 Ома и 5 Ом соответственно. Тогда общее сопротивление составит 2 + 3 + 5 = 10 Ом.
3
Найдем ток. Используем закон Ома для всей цепи. Как мы помним, при последовательном соединении ток одинаков в любой точке цепи. Поэтому достаточно один раз определить ток и использовать найденную величину во всех последующих расчетах.
- Согласно закону Ома, I = ^V / _R. Напряжение в цепи составляет 12 вольт, а общее сопротивление – 10 Ом. Отсюда находим I = ¹² / ₁₀ = 1,2 ампера.
4
Применим закон Ома, чтобы найти напряжение на резисторах. При помощи простых преобразований можно выразить напряжение через ток и сопротивление, переписав закон Ома следующим образом:
- I = ^V / _R
- IR = ^VR / _R
- IR = V
- V = IR
5
Рассчитаем напряжение на каждом резисторе. Нам известны их сопротивления, протекающий через них ток, и в нашем распоряжении есть равенство, связывающее ток и сопротивление с напряжением. Подставляя в это равенство численные значения, находим ответ. Для нашего примера это выглядит следующим образом:
- Напряжение на резисторе R₁ = V₁ = (1,2A)(2Ома) = 2,4 вольта.
- Напряжение на резисторе R₂ = V₂ = (1,2A)(3Ома) = 3,6 вольта.
- Напряжение на резисторе R₃ = V₃ = (1,2A)(5Ом) = 6,0 вольт.
6
Проверим полученный ответ. При последовательном соединении сумма напряжений на каждом сопротивлении должна равняться общему напряжению в цепи.^[3] Сложите найденные напряжения, проверив, равна ли их сумма полному напряжению. Если нет, проверьте решение и найдите ошибку.
- В нашем примере 2,4 + 3,6 + 6,0 = 12 вольт, что соответствует общему напряжению в цепи.
- Если ответ немного не совпадает с точным значением (например, 11,97 вместо 12), это, вероятно, вызвано тем, что вы на каком-то этапе округлили полученные величины. В этом случае ответ верен.
- Помните о том, что напряжение соответствует разности зарядов или количества электронов. Представьте себе, что вы подсчитываете число электронов, продвигаясь вдоль цепи. Если вы правильно сосчитаете их, то в результате получите разность зарядов между начальной и конечной точками цепи.
Реклама

1
Ознакомьтесь с понятием параллельного соединения. Представьте себе, что вы подсоединили провод к одному полюсу батарейки и расщепили его вдоль на две половины. Эти две части провода идут параллельно друг другу и затем вновь соединяются в один провод перед вторым полюсом батарейки. Если разместить на обеих ветках провода по резистору, они будут соединены «параллельно».^[4]
- Параллельно можно соединить любое количество сопротивлений. Данное описание годится и для цепи, состоящей из сотни параллельных проводов.
2

Рассмотрим, как течет ток. При параллельном соединении он проходит через все ветки цепи. Ток будет течь через левый провод, пересекая расположенный на нем резистор; одновременно ток будет проходить и через правый провод с резистором. Пройдя через обе ветки, ток достигнет положительного полюса; ни на каком участке цепи ток не будет течь в обратном направлении.
3
Зная общее напряжение, найдем напряжение на каждом резисторе. Сделать это очень просто, если известно общее напряжение в цепи. При параллельном соединении напряжение на каждой ветке будет равно общему напряжению в цепи.^[5] Предположим, что наша цепь состоит из двух параллельно соединенных сопротивлений и питается 6-вольтовой батарейкой. В этом случае напряжение и на левом, и на правом сопротивлении составит 6 вольт. При этом каждая ветка может содержать любое число резисторов. Чтобы понять это, вернемся к последовательному соединению, рассмотренному выше:
- Как мы помним, при последовательном соединении общее напряжение представляет собой сумму напряжений на каждом сопротивлении.
- Будем считать, что каждая ветка цепи представляет собой набор резисторов, соединенных последовательно. Таким образом, вычислив сумму напряжений на всех сопротивлениях одной из веток, мы найдем общее напряжение.
- Поскольку в нашем случае ток, текущий по каждой ветке, проходит через один резистор, напряжение на этом резисторе и будет общим напряжением в цепи.
4
Найдем общий ток в цепи. Если в условии задачи не указано общее напряжение, понадобятся некоторые дополнительные вычисления. Начнем с нахождения общего тока, протекающего по цепи. При параллельном соединении общий ток равен сумме токов, проходящих через каждую ветку цепи.^[6]
- В математической записи это означает: I_общий = I₁ + I₂ + I₃…
- Для лучшего понимания представьте себе водопроводную трубу, разделенную на два рукава. Общее количество воды равно сумме воды, протекающей по каждому рукаву.
5
Найдем общее сопротивление цепи. При параллельном соединении резисторы не так сильно снижают ток через цепь, поскольку каждый из них вносит вклад в сопротивление лишь своей ветки цепи. Фактически чем больше ответвлений цепи, тем легче току пройти через нее. Чтобы найти общее сопротивление, необходимо решить относительно R_общее следующее уравнение:
- ¹ / _{R_общее} = ¹ / _R₁ + ¹ / _R₂ + ¹ / _R₃ …
- Предположим, что цепь состоит из двух резисторов сопротивлением 2 Ома и 4 Ома, соединенных параллельно. Тогда ¹ / _{R_общее} = 1/2 + 1/4 = 3/4 → 1 = (3/4)R_общее → R_общее = 1/(3/4) = 4/3 = ~1,33 Ома.
6
Вычислим напряжение. Как мы помним, общее напряжение в цепи равно напряжению на одной из ее веток. Воспользуемся законом Ома. Рассмотрим конкретный случай:
- Через цепь течет ток силой 5 ампер. Общее сопротивление цепи равно 1,33 Ома.
- Согласно закону Ома, I = V / R, откуда V = IR
- V = (5A)(1,33Ом) = 6,65 вольт.
Реклама

Советы

Если вы имеете дело со сложной цепью, состоящей из последовательно и параллельно соединенных сопротивлений, рассмотрите сначала два соседних резистора. Найдите их общее сопротивление, пользуясь правилами для последовательного или параллельного соединения, в соответствии с тем, как соединены данные резисторы. После этого можно рассматривать два данных резистора как одно сопротивление. Продолжайте таким образом объединять резисторы до тех пор, пока у вас не получится простая цепь, состоящая из параллельно либо последовательно соединенных сопротивлений.^[7]
Напряжение на сопротивлении часто называют «падением напряжения».
Усвойте терминологию:
- Цепь — набор элементов (например, резисторов, конденсаторов и катушек), соединенных проводами так, что через них может проходить электрический ток.
- Резисторы — элементы, оказывающие сопротивление протекающему через них току и понижающие его силу
- Ток — поток электрического заряда через проволоку и элементы цепи, измеряется в амперах (А)
- Напряжение — работа, затрачиваемая на перемещение единичного заряда, измеряется в вольтах (В)
- Сопротивление — мера сопротивления прохождению электрического тока, измеряется в омах (Ом)

Об этой статье

Эту страницу просматривали 167 353 раза.

Была ли эта статья полезной?

Источник

Download Article

Before you can calculate the voltage across a resistor, you’ll first have to determine what kind of circuit you are using. If you need a review of the basic terms or a little help understanding circuits, start with the first section. Otherwise, jump ahead to the type of circuit you have to solve.

1

Learn about current. Let’s think about current by using an analogy: imagine you pour a bag of corn kernels into a bowl. Each corn kernel is an electron, and the stream of kernels flowing into the bowl is the current.^[1] When talking about the flow, you describe it by saying how many kernels are flowing each second. When talking about a current, you measure it in amperes (amps), or a certain (very large) number of electrons flowing per second.
2

Think about electrical charge. Electrons have a «negative» electrical charge. This means they attract (or flow toward) objects with a positive charge, and repel (or flow away from) objects with a negative charge. Since they’re all negative, electrons are always trying to push away from other electrons, spreading out wherever they can.

Advertisement
3
Understand voltage. Voltage measures the difference in electrical charge between two points. The greater the difference, the more energetically the two sides attract each other. Here’s an example with an everyday battery:
- Inside a battery, chemical reactions happen that produces a buildup of electrons. The electrons go to the negative end, while the positive end stays mostly empty. (These are called the negative and positive terminals.) The longer this goes on, the larger the voltage between the two ends.
- When you connect a wire between the negative and positive ends, the electrons at the negative end suddenly have somewhere to go. They shoot toward the positive end, creating a current. The larger the voltage, the more electrons move to the positive end each second.
4
Figure out resistance. Resistance is exactly what it sounds like. The more resistance something has, the harder it is for the electrons to push through. This slows the current, since fewer electrons can push through each second.
- A resistor is anything in the circuit that adds resistance. You can buy an actual «resistor» at an electronics store, but in a circuits problem it might represent a light bulb or anything else with resistance.
5
Memorize Ohm’s Law. There’s a very simple relationship between current, voltage, and resistance.^[2] Write this down or memorize it; you’ll use it often when solving circuit problems:
- Current = voltage divided by resistance
- This is usually written: I = ^V / _R
- Think about what happens when you increase V (voltage) or R (resistance). Does this match what you learned in the explanations above?

1
Understand a series circuit. A series circuit is easy to identify. It’s just one loop of wire, with everything arranged in a row. The current flows around the entire loop, going through each resistor or element in order.
- The current is always the same at any point along the circuit.^[3]
- When calculating voltage, it doesn’t matter where the resistor is on the circuit. You can pick up the resistors and move them around, and you’ll still have the same voltage across each one.
- We’ll use an example circuit with three resistors in series: R₁, R₂, and R₃. This is powered by a 12 volt battery. We’ll find the voltage across each one.
2
Calculate the total resistance. Add together all resistance values on the circuit. The answer is the total resistance of the series circuit.
- For example, the three resistors R₁, R₂, and R₃ have resistances of 2 Ω (ohms), 3 Ω, and 5 Ω respectively. The total resistance is 2 + 3 + 5 = 10 ohms.
3
Find the current. Use Ohm’s Law to find the current of the entire circuit. Remember, the current is the same anywhere on a series circuit. Once we calculate the current this way, we can use it for all our calculations.
- Ohm’s Law says that the current I = ^V / _R. The voltage across the whole circuit is 12 volts, and the total resistance is 10 ohms. The answer is I = ¹² / ₁₀ = 1.2 amperes.
4
Adjust Ohm’s Law to solve for voltage. With basic algebra, we can change Ohm’s Law to solve for voltage instead of current:^[4]
- I = ^V / _R
- IR = ^VR / _R
- IR = V
- V = IR
5
Calculate the voltage across each resistor. We know the resistance, we know the current, and we have our equation. Plug in the numbers and solve. Here’s our example problem solved for all three resistors:
- Voltage across R₁ = V₁ = (1.2A)(2Ω) = 2.4 volts.
- Voltage across R₂ = V₂ = (1.2A)(3Ω) = 3.6 volts.
- Voltage across R₃ = V₃ = (1.2A)(5Ω) = 6.0 volts.
6
Check your answer. In a series circuit, the sum of all your answers must equal the total voltage.^[5] Add up every voltage you calculated and see if you get the voltage of the entire circuit. If you didn’t, go back and check for mistakes.
- In our example, 2.4 + 3.6 + 6.0 = 12 volts, the voltage across the whole circuit.
- If your answer is slightly off (for instance, 11.97 instead of 12), you probably rounded a number at some point. Your answer is still correct.
- Remember, voltage measures the differences in charge, or numbers of electrons. Imagine counting the number of new electrons you see as you travel along the circuit. If you count them correctly, you’re going to end up with the total change in electrons from the beginning to the end.

1
Understand parallel circuits. Imagine a wire leaving one end of a battery, then splitting into two separate wires. These two wires run parallel to each other, then join up again before they reach the other end of the battery. If there’s a resistor on the left wire and a resistor on the right wire, those two resistors are connected «in parallel.»^[6]
- You can have any number of wires in a parallel circuit. These instructions will still work for a circuit that splits into one hundred wires and comes back together.
2

Think about how the current flows. In a parallel circuit, the current flows across each path available to it. Current will flow through the wire on the left, cross the left resistor, and reach the other end. At the same time, current will flow through the wire on the right, cross the right resistor, and reach the end. No part of the current doubles back or flows through two parallel resistors.
3
Use the total voltage to find the voltage across each resistor. If you know the voltage across the whole circuit, the answer is surprisingly easy. Each parallel wire has the same voltage as the entire circuit.^[7] Let’s say a circuit with two parallel resistors is powered by a 6 volt battery. The voltage across the left resistor is 6 volts, and the voltage across the right resistor is 6 volts. It doesn’t even matter how much resistance there is. To understand why, think back to the series circuits described above:
- Remember that adding voltage drops in a series circuit always results in the total voltage across the circuit.
- Think of each path the current takes as a series circuit. The same holds true for this: if you count up all the voltage drops, you’ll end up with the total voltage.
- Since the current through each of the two wires only passes through one resistor, the voltage across that resistor must equal the total voltage.
4
Calculate the total current of the circuit. If the problem doesn’t tell you what the total voltage of the circuit is, you’ll need to complete a few more steps. Start by finding the total current passing through the circuit. In a parallel circuit, the total current is equal to the sum of the current running through each parallel path.^[9]
- In mathematical terms: I_total = I₁ + I₂ + I₃…
- If you’re having trouble understanding this, imagine a water pipe split into two paths. The total amount of water flow is just the amount of water flow in each pipe, added together.
5
Compute the total resistance of the circuit. Resistors are not as effective in a parallel circuit, because they only block the current going along one wire. In fact, the more wires there are, the easier it is for the current to find a way through. To find the total resistance, solve for R_total in this equation:^[9]
- ¹ / _{R_total} = ¹ / _R₁ + ¹ / _R₂ + ¹ / _R₃ …
- For example, a circuit has a 2 ohm and a 4 ohm resistor in parallel. ¹ / _{R_total} = 1/2 + 1/4 = 3/4 → 1 = (3/4)R_total → R_total = 1/(3/4) = 4/3 = ~1.33 ohms.
6
Find the voltage from your answers. Remember, once we find the total voltage of the circuit, we have found the voltage across any one of the parallel wires. Solve for the whole circuit using Ohm’s law.^[10] Here’s an example:
- A circuit has 5 amperes of current running through it. The total resistance is 1.33 ohms.
- According to Ohm’s Law, I = V / R, therefore V = IR
- V = (5A)(1.33Ω) = 6.65 volts.

Add New Question

Question

What is the percentage of applied voltage that will be dropped across r3=70 if r1=80 and r2=50?

It would be 35%. The higher the resistance, the higher the voltage drop. The ratio of resistances here is 80:50:70. Solving for 70 ohms, we get 35%.
Question

What is the voltage of a 60 ohm resistor if the circuit voltage is 150 volts with two parallel 30 ohm resistors and one 60 ohm resister in the series?

Assuming you intend to ask what is the voltage drop across the 60 ohm resistor, the answer is 120v. The two parallel 30 ohm resistors have an equivalent resistance of 15 ohms. 1/(1/30 + 1/30) = 15. The total resistance appears as 75 ohms to the 150v source. Find the circuit current by I = E/R or I = 150/75 = 2 amps. Find the voltage drop for the 60 ohm resistor with E = I x R or E = 2 x 60 = 120V drop across the 60 Ohm resistor.
Question

What becomes the Voltage if we use 2 resistors of 4W in parallel?

As any other data is not provided, the voltage across two resistors of 4w in parallel is the same.

See more answers

Ask a Question

200 characters left

Include your email address to get a message when this question is answered.

Submit

Video

If you have a complicated circuit that involves resistors in series and resistors in parallel, pick two nearby resistors. Find the total resistance across them using the rules for resistors in parallel or in series, as appropriate. Now you can treat them as a single resistor. Keep doing this until you have a simple circuit with resistors either in parallel or in series.^[11]
The voltage across a resistor is often called a «voltage drop.»
Understand the terminology:
- Circuit – composed of elements (e.g. resistors, capacitors, and inductors) connected by wires and wherein current can pass through
- Resistors – elements that can reduce or resist current
- Current – flow of charge into wires; unit: Ampere, A
- Voltage – work done per unit charge; unit: Voltage, V
- Resistance – measurement of the opposition of an element to electric current; unit: Ohm, Ω

References

About This Article

Article SummaryX

To calculate voltage across a resistor in a series circuit, start by adding together all of the resistance values in the circuit. Then, divide the voltage across the circuit by the total resistance to find the current. Once you have the current, calculate voltage for the individual resistors by multiplying the current by the resistance. For example, in a series circuit with 3 resistors of 2, 3 and 5 Ohms, and a voltage of 12 volts, the current would be 12 divided by 10, or 1.2 amperes. For the 2 Ohm resistor, the voltage would be 1.2 times 2, or 2.4 volts. If you want to learn how to calculate voltage in a parallel circuit, keep reading the article!

Did this summary help you?

Thanks to all authors for creating a page that has been read 915,524 times.

Reader Success Stories

Mohd Rodzi Mohamad

Aug 26, 2016

«This article is very neatly and clearly explained with illustrations of pictures for better comprehension. Very…» more

Did this article help you?

Источник

В этой статье обсуждалось, как легко найти напряжение на резисторе, например, в последовательной комбинации, параллельной комбинации и других комбинациях цепей.

Напряжение на любом резисторе можно определить:

Различные законы или правила цепи, такие как закон Кирхгофа, правило деления тока или деления напряжения.
Эквивалентное сопротивление требуемой части схемы.
Путем определения характеристик или функций всей цепи или ее части.

Как найти напряжение на последовательном резисторе ?

Цепь последовательного резистора имеет только один путь или ветвь для протекания токов цепи. Все резисторы подключены к одному пути или ветви схемы в этом типе соединения схемы.

Падение напряжения на любом последовательное сочетание сопротивлений может варьироваться в зависимости от общего или отдельного номинала резистора.

Предполагая, что к последовательной комбинации подключено более одного резистора, вся комбинация сопротивлений может быть заменена одним резистором эквивалентного сопротивления. Предположим, резистор в последовательная схема имеет одинаковые значения. В этом случае падение напряжения (или падение электрического потенциала) на каждом резисторе можно определить, поскольку ток, протекающий через каждый резистор в цепи, одинаков.

Общее падение напряжения в любой цепи последовательного резистора равно сумме падений напряжения или потенциала на каждом отдельном резисторе в комбинации последовательных цепей.

В каком типе комбинации резисторов общее напряжение цепи делится между различными резисторами последовательная схема комбинация. Величина напряжения на каждом резисторе зависит от значения сопротивления соответствующего резистора, чтобы найти величину тока, протекающего через резистор.

Предположим, что имеется несколько резисторов, соединенных последовательно, и V₁, V₂, V₃ … В_n человек падение напряжения на каждом резисторе в последовательной цепи комбинации, то общее падение напряжения в последовательной цепи можно обозначить как

В = В₁ +V₂ +V₃. . . +В_n

Чтобы определить общее или общее эквивалентное сопротивление последовательной комбинации n резисторов, используйте формулу:

R_e = R₁+ R₂ + R₃……+Р_n

Где R_e — эквивалентное или общее сопротивление комбинации последовательных сопротивлений

R₁, R₂, R₃. . . . .Р_n сопротивление отдельных резисторов, включенных в последовательную цепь из n резисторов.

Как найти напряжение на резисторе параллельно ?

Любая цепь может быть образована последовательно или параллельно комбинацией последовательного и параллельная цепь дизайн.

Компания падение напряжения (или электрического потенциала падение) на параллельном резисторе можно легко определить или рассчитать по формуле учитывая характеристики параллельной цепи сопротивления, поскольку падение напряжения или падение электрического потенциала на каждом пути или ветви в параллельной комбинации одинаково.

Кредит изображения: Сопротивления находятся в параллельной комбинации. Омегатрон, Резисторы параллельно, CC BY-SA 3.0

Ток, протекающий через каждую ветвь в комбинации параллельных цепей, можно определить по общему сопротивлению на пути или ветви цепи. Общий ток в цепи равен сумме мгновенных токов, протекающих через отдельные ветви в комбинации параллельных цепей. Если к параллельной цепи подключено более одного резистора, то эти резисторы можно заменить только одним резистором эквивалентной величины.

Цепь называется комбинацией параллельных цепей резистора, когда несколько сопротивлений соединяют два узла цепи, обеспечивая несколько путей для протекания тока.

Ток через каждое сопротивление также можно определить по формуле текущее правило делителя поскольку ток во всей цепи разделяется на все ветви в любой параллельной цепи резистора. Общая мощность, рассеиваемая в параллельной комбинации, пропорциональна сумме отдельных мгновенных мощностей, рассеиваемых любым регистром в параллельной комбинации цепей.

Как известно, общее напряжение в комбинации параллельных цепей сопротивления имеет ту же величину, что и постоянное падение электрического потенциала на каждом пути или ветви параллельной цепи сопротивления.

Предположим, что если имеется несколько ветвей в параллельном соединении сопротивлений, то V1, V2, V3, … являются индивидуальным падением напряжения на общем сопротивлении каждой ветви в параллельном соединении.

Затем V1 + V2…. = Вн

Например, предположим, что более одного резистора соединены параллельно. Значения сопротивления могут быть одинаковыми или разными в любом параллельная цепь комбинация. Предположим, что два резистора одинакового сопротивления соединены параллельно друг с другом. В этом случае токи, протекающие через них, будут одинаковыми по величине и с эквивалентным сопротивлением и правилом деления тока. Применив закон Ома, мы можем получить напряжение на каждом сопротивлении параллельно.

Предположим, что два резистора R1 и R2 имеют разные сопротивления, соединенные параллельно. Ток, протекающий через каждое сопротивление, может быть независим друг от друга.

После расчета тока через каждую ветвь по правилу деления тока и нахождения значения эквивалентного сопротивления всей цепи можно рассчитать с помощью закона Ома, можно определить напряжение на каждом сопротивлении.

Уравнение эквивалентного сопротивления в параллельная комбинация с резистором:

1 / Р_e = 1 / R₁ + 1 / R₂ + 1 / R₃ …+1/р_n

Где R_e Эквивалент сопротивление параллели Комбинация контуров.

R1, R2, R3… Различные резисторы, соединенные параллельно.

Когда два параллельно соединенных резистора (R) имеют одинаковое значение, эквивалентное сопротивление обоих резисторов составляет половину сопротивления одного резистора (R).

Как найти напряжение на резисторе в цепи RL?

Цепь RL содержит по крайней мере один резистор и катушку индуктивности в схеме параллельно или комбинация серий.

Падение напряжения на резисторе в цепи RL можно получить (или определить), применив закон Кирхгофа. Генерируется дифференциальное уравнение первого порядка, состоящее из падения напряжения на катушке индуктивности и резисторе.

Изображение Фото: ea91b3dd, Серия-РЛ, CC BY-SA 3.0

Для любой RL-цепи падение напряжения на резисторе можно определить по протекающему через него току вместе с известным номиналом резистора с помощью закона Ома.

Для цепи серии RL

Vr = R/Rs + Ir

Для параллельной цепи RL

Ir = Vr (R/Rs)

Как найти максимальное напряжение на резисторе?

Каждый резистор имеет максимальную номинальную мощность, что означает, что это максимальная мощность, которую можно передать конкретному резистору без его повреждения.

Из текущего соотношения мощностей P = I²R, где R в этом случае считается постоянным), и путем обеспечения максимальной мощности резистора с учетом максимальной номинальной мощности этого конкретного резистора можно измерить максимальное напряжение на резисторе.

Как найти напряжение на резисторе в комбинированной цепи?

Комбинированная схема представляет собой комбинацию или смесь как последовательных, так и параллельных цепей вместе.

Изображение Фото: Drjenncash, Combo3, CC0 1.0

Анализ комбинированной цепи возможен путем разрыва возможной комбинации параллельной и последовательной цепей.
И после разбивки всей комбинации на разные части анализ или эквивалент этих конкретных частей можно рассчитать отдельно.
Затем можно рассчитать общий эквивалент всей комбинации цепей после объединения эквивалентов всех частей (которые рассчитывались отдельно).
Применяя закон Ома, закон Кирхгофа, можно определить падение напряжения на любом компоненте цепи.

Как найти среднеквадратичное напряжение на резисторе?

Среднеквадратичное значение напряжения означает среднеквадратичное напряжение Цепь переменного тока, где среднеквадратичное значение обозначает эквивалентную рассеиваемую мощность цепи постоянного тока.

В одном из AC цепи, среднеквадратичное напряжение может быть рассчитано по размаху напряжения цепи переменного тока. Закон Ома, закон Кирхгофа и другие законы цепи могут быть применены к цепи переменного тока для расчета мгновенного напряжения или тока через резистор.

Изображение Фото: АланМ1, Синусоидальные напряжения, CC0 1.0

Пусть Vr — мгновенное напряжение на резисторе, тогда Vr = Vp sin ωt.

Ir — мгновенный ток через резистор, тогда Ir = Vr/R = Vr / Sin ωt

Таким образом, напряжение на резисторе можно определить как Vr = Ir sin ωt.

Как найти напряжение на нагрузочном резисторе?

Нагрузочный резистор представляет собой пассивный элемент схемы с двумя выводами, которые имеют некоторое значение сопротивления.

Падение напряжения на сопротивлении нагрузки можно определить, определив комбинацию цепей и применив требуемые законы цепи, такие как закон Ома, закон Кирхгофа и т. д. При необходимости эквивалентную цепь можно создать с помощью простых расчетов.

Источник

Как рассчитать падение напряжения на резисторах?

На чтение 3 мин Просмотров 13к. Опубликовано 15.12.2020 Обновлено 16.12.2020

Простая электрическая цепь состоит из источника питания, проводников и сопротивлений. На практике же электроцепи редко бывают простыми и включают в себя несколько различных ответвлений и повторных соединений.

В больших масштабах в роли сопротивлений может выступать бытовая техника, осветительные приборы и другие потребители. Давайте разберемся, что происходит с током и напряжением на каждом таком потребителе или резисторе с точки зрения электротехники.

Содержание

Основы электротехники
Два типа схем в электротехнике
Последовательная цепь
Параллельная цепь
Падение напряжения в последовательной цепи
Падение напряжения в параллельной цепи

Основы электротехники

Закон Ома гласит, что напряжение равно силе тока умноженной на сопротивление. Это может относиться к цепи в целом, участку цепи или к конкретному резистору. Самая распространенная форма этого закона записывается:

U=IR

Два типа схем в электротехнике

Последовательная цепь

Здесь ток протекает по одному проводнику. Независимо от того, какие сопротивления встречаются на его пути, просто суммируйте их, чтобы получить общее сопротивление цепи в целом:

R_о = R₁ + R₂ + … + R_N (последовательная цепь)

Последовательная цепь

Параллельная цепь

В этом случае проводник разветвляется на два или более других проводника, на каждом из которых имеется своё сопротивление. В этом случае полное сопротивление определяется как:

1/R_о = 1/R₁ + 1/R₂ + … + 1/R _N (параллельная цепь)

Параллельная цепь

Если взглянуть на эту формулу, можно сделать вывод, что добавляя сопротивления одинаковой величины, вы уменьшаете сопротивление цепи в целом. Согласно закону Ома это фактически увеличивает ток!

Если это кажется нелогичным, представьте себе поток автомобилей, которые выезжают с парковки через один шлагбаум и тот же самый поток который выезжает со стоянки, которая имеет несколько выездов. Несколько выездов явно увеличит поток покидающих стоянку машин.

Падение напряжения в последовательной цепи

Если вы хотите найти падение напряжения на отдельных резисторах в цепи, выполните следующие действия:

Рассчитайте общее сопротивление, сложив отдельные значения R.
Рассчитайте ток в цепи, который одинаков для каждого резистора, поскольку в цепи только один проводник.
Рассчитайте падение напряжения на каждом резисторе, используя закон Ома.

Пример: источник питания 24 В и три резистора подключены последовательно, где R₁ = 4 Ом, R₂ = 2 Ом и R₃ = 6 Ом. Чему равно падение напряжения на каждом резисторе?

Схема для решения задачи на последовательно подключенное сопротивление

Сначала рассчитаем общее сопротивление: 4 + 2 + 6 = 12 Ом.
Далее рассчитываем ток: 24 В / 12 Ом = 2 А
Теперь используем ток, чтобы вычислить падение напряжения на каждом резисторе. Используя Закон Ома (U = IR) для каждого резистора, получим значения R₁, R₂ и R₃ равными 8 В, 4 В и 12 В соответственно.

Падение напряжения в параллельной цепи

Пример: источник питания 24 В и три резистора подключены параллельно, где R₁ = 4 Ом, R₂ = 2 Ом и R₃ = 6 Ом, как и в предыдущей схеме. Чему будет равно падение напряжения на каждом резисторе?

Схема для решения задачи на паралельно подключенное сопротивление

В этом случае все проще: независимо от значения сопротивления падение напряжения на каждом резисторе одинаково. Это означает, что падение напряжения на каждом из них — это просто общее напряжение цепи, деленное на количество резисторов в цепи, или 24 В / 3 = 8 В.

Применяя эти несложные правила вы сможете рассчитать падение напряжения даже в сложной цепи, достаточно лишь разделить её на простые участки.

Савельев Николай

Инженер по телевизионному оборудованию Электрика и электроника, это не только моё хобби, но и работа

Источник

Основные понятияВольтметр

Падение напряжения – это величина, отраженная в изменении потенциала в разных частях проводника. Протекающий от источника по направлению к нагрузке ток меняет свои параметры в силу сопротивления проводов, но его направление остается неизменным. Измерить напряжение можно с помощью вольтметра:

двумя приборами в начале и конце линии;
поочередное измерение в нескольких местах;
вольтметром, подключенным параллельно кабелю.

Простейшая цепь – источник питания, проводник, нагрузка. Примером может быть лампа накаливания, включенная в розетку 220 В. Если замерить прибором напряжение на лампе, оно будет немного ниже. Падение возникло на сопротивлении лампы.

Напряжение или падение напряжения на участке цепи можно вычислять, применяя закон Ома, по формуле U = IR, где:

U – электрическое напряжение (вольт);
I – сила тока в проводнике (ампер);
R – сопротивление цепи или ее элементов (ом).

Зная две любые величины, можно вычислить третью. При этом нужно учитывать род тока – переменный или постоянный. Если в цепи несколько параллельно подключенных сопротивлений, расчет несколько усложняется.

Причины падения напряжения
Перекос фаз в трехфазной цепи

Прежде всего нужно разобраться: это вина поставщика электроэнергии или потребителя. Проблемы с сетью возникают по таким причинам:

износ линий электропередач;
недостаточная мощность трансформаторов;
дисбаланс мощности или перекос фаз.

Эти проблемы связаны с поставщиком, самостоятельно их решить невозможно. Чтобы понять, правильно или нет работают высоковольтные линии, придется вызывать представителей энергосбыта. Они сделают замеры и составят заключение.

Удостовериться, что вина падения не связана с поставщиком, можно самостоятельно. Прежде всего, стоит выяснить у соседей, есть ли у них подобные проблемы. Для измерения напряжения в быту подойдет мультиметр. Его стоимость до 1000 рублей. Если прибор на входе в квартиру показывает нормальное напряжение, причину нужно искать в домашней сети.

Падать напряжение может из-за большой протяженности проводки. Когда длина сети превышает 100 метров, а сечение проводников 16 мм, колебания станут регулярными. Чтобы исправить ситуацию, придется менять проводку.

Слабые контакты – это дополнительное сопротивление току. К приборам он доходит в недостаточном количестве. К тому же неисправные контакты могут вызвать замыкание и привести к пожару. Чтобы нормализовать показатели, нужно заменить аварийный участок цепи и подгоревшие контакты.

Виновником может быть неправильное соединение проводов, идущих от ЛЭП к дому. Иногда вопреки требованиям безопасности соединяют медные провода с алюминиевыми или медные проводники соединены вместо клемм скруткой. Клеммы и зажимы изготовлены из некачественных материалов, либо срок их годности вышел.

Возможно, неисправность заключается в самом вводном аппарате. В этом случае его следует заменить.

Падение напряжения в параллельной цепи

Пример: источник питания 24 В и три резистора подключены параллельно, где R1 = 4 Ом, R2 = 2 Ом и R3 = 6 Ом, как и в предыдущей схеме. Чему будет равно падение напряжения на каждом резисторе?

Схема для решения задачи на параллельно подключенное сопротивление

Падение напряжения в последовательной цепи

Если вы хотите найти падение напряжения на отдельных резисторах в цепи, выполните следующие действия:

Рассчитайте общее сопротивление, сложив отдельные значения R.
Рассчитайте ток в цепи, который одинаков для каждого резистора, поскольку в цепи только один проводник.
Рассчитайте падение напряжения на каждом резисторе, используя закон Ома.

Пример: источник питания 24 В и три резистора подключены последовательно, где R1 = 4 Ом, R2 = 2 Ом и R3 = 6 Ом. Чему равно падение напряжения на каждом резисторе?

Схема для решения задачи на последовательно подключенное сопротивление

Сначала рассчитаем общее сопротивление: 4 + 2 + 6 = 12 Ом.
Далее рассчитываем ток: 24 В / 12 Ом = 2 А
Теперь используем ток, чтобы вычислить падение напряжения на каждом резисторе. Используя Закон Ома (U = IR) для каждого резистора, получим значения R1, R2 и R3 равными 8 В, 4 В и 12 В соответственно.

Допустимое падение напряжение в кабеле

Значение потери электронапряжения регламентируется и нормируется сразу несколькими правилами и инструкциями устройства электроустановок. Так, согласно правилу СП 31-110-2003, суммарная потеря напряжения от входной точки в помещении до максимально удаленного от нее потребителя электроэнергии не должно быть больше 7.5 %. Это правило работает на всех электроцепях с напряжением не более 400 вольт. Данное правило используется при монтаже и проектировке сетей, а также при их проверке службами Ростехнадзора.

Важно! Этот документ обобщает и отклонение электронапряжения в сетях однофазного тока бытового назначения. Оно должно быть не более 5 % при нормальной работе и 10 % после аварийной ситуации. Если сеть низковольтная, то есть до 50 вольт, то нормальным падением считается +-10 %.

Для кабелей питающей сети используют правило РД 34.20.185-94. Оно допускает параметр потерь не более 6 %, если напряжение составляет 10 кВ и не более 4–6 % при электронапряжении 380 вольт. Чтобы одновременно соблюсти эти правила и инструкции, добиваются потерь 1.5 % для малоэтажных знаний и 2.5 % для многоэтажных.

Падение напряжения на резисторе

Таблица с частыми значениями

Существуют таблицы для определения потери напряжения (процентов при передаче одного киловатта на один километр) в зависимости от материала жилы, сечения и коэффициента реактивной мощности.

Ниже приведен пример таблицы для магистрального алюминиевого провода в трёхфазной линии передач.

Сечение, мм2	1,02	0,88	0,75	0,62	0,53	0,48	0,36	0,28
16	1,62	1,58	1,55	1,52	1,50	1,49	1,46	1,44
25	1,13	1,10	1,07	1,03	1,02	1,00	0,97	0,96
35	0,87	0,84	0,81	0,78	0,76	0,75	0,72	0,70

По таблице видно, что по мере падения коэффициента реактивной мощности происходит снижение потери. Дополнительно снижает потерю увеличение сечения проводника.

Другой вариант таблицы для однофазной и трёхфазной сетей для электродвигателей и освещения.

Сечение, мм2	Сечение, мм2	Питание 1 фаза в установившемся режиме	Питание 1 фаза в момент пуска	Освещение 1 фаза	Питание 3 фазы в установившемся режиме	Питание 3 фазы в момент пуска	Освещение 3 фазы
Медь	Алюминий	Косинус 0,8	Косинус 0,35	Косинус 1,0	Косинус 0,8	Косинус 0,35	Косинус 1,0
1,5	—	24,0	10,6	30,0	20,0	9,4	25,0
2,5	—	14,4	6,4	18,0	12,0	5,7	15,0
4,0	—	9,1	4,1	11,2	8,0	3,6	9,5
10,0	16,0	3,7	1,7	4,5	3,2	1,5	3,6
16,0	25,0	2,36	1,15	2,8	2,05	1,0	2,4
25,0	35,0	1,5	0,75	1,8	1,3	0,65	1,5
50,0	70,0	0,86	0,47	0,95	0,75	0,41	0,77

Например, трёхфазный двигатель работает при токе 100 А и напряжении 400 В, но в момент пуска потребляет до 500 А. При различных условиях работы косинус φ будет составлять 0,8 или 0,35. Для питания двигателя проложен провод длиной 50 метров с сечением 35 квадратов. При нормальных условиях на трёхфазной сети потери составляют один вольт на километр проводки (из таблицы).

В нашем случае потеря составит 1в*0,05км*100а=5 вольт. В момент пуска на щите наблюдается просадка напряжения в пределах 10 в. Таким образом суммарное падение достигнет 15 вольт, что составляет 3,75%. Значение лежит в пределах допуска ПУЭ и такая цепь применима к эксплуатации.

Результат понижения напряжения

Распространено явление, когда входное напряжение определяется ниже установленной нормы. Проседание по длине кабеля возникает по причине прохождения высокого тока, который вызывает увеличение сопротивления. Также потери возрастают на линиях большой протяженности, что характерно для сельской местности.

Согласно нормативам, потери от трансформатора до самого удаленного участка должны составлять не более 9%. Результат отклонения параметров от нормы может быть следующим:

сбой работы энергозависимых установок и оборудования, осветительных приборов;
выход электроприборов из строя при низких показателях напряжения на входе;
снижение вращающего момента при пуске электродвигателя или компрессорной установки;
пусковой ток приводит к перегреву и отключению двигателя;
неравномерная токовая нагрузка в начале линии и на удаленном конце;
осветительные приборы работают вполнакала;
потери электроэнергии, недоиспользование мощности тока.

Изменяются характеристики и параметры эксплуатации электрических приборов. Например, из-за слабой мощности увеличивается время нагрева воды бойлером. Снижение напряжения приводит к сбоям в электронике.

В рабочем режиме потери напряжения в кабеле могут быть до 5%. Это значение допустимо для сетей энергетической отрасли, так как токи большой мощности доставляются на дальние расстояния. К таким линиям предъявляются повышенные требования. Поэтому при потерях в быту следует уделить внимание вторичным сетям распределения энергии.

Как рассчитать

Оценки и точные расчёты величины падения напряжения основаны на фундаментальном физическом законе Ома, названным в честь немецкого исследователя Георга Ома, открывшего этот закон в 1826 г.

На основании серии многочисленных экспериментов, измеряя зависимость величины тока через различные проводники от прикладываемого напряжения, исследователь получил следующую математическую формулу:

I=U/R, где:

I — ток в цепи (измеряется в амперах, А);
U — падение напряжения (измеряется в вольтах, В);
R — сопротивление, единицей измерения которого является Ом, названная также в честь немецкого первооткрывателя.

Таким образом, значение силы тока I в электрической цепи находится в прямой пропорциональной зависимости от величины U и в обратной пропорциональной зависимости от величины сопротивления R. Формула является базовой для расчёта падения напряжения, при этом в зависимости от имеющихся справочных или измерительных данных могут быть два варианта вычислений.

Через силу тока и сопротивление

Воспользовавшись формулой выше, можно получить следующее выражение:

U=I*R

То есть, зная величину протекающего тока, которая может быть измерена прибором (амперметром), и величину сопротивления, получаем искомое значение U с помощью умножения величины тока I на значение сопротивления R. Если значение R заранее неизвестно, то основная формула, применяемая для вычисления R, выглядит следующим образом:

R=ρ*(L/S), где:

L — длина проводника, м;
S — площадь поперечного сечения, м2;
ρ — удельное сопротивление.

Длина и площадь легко измеряются доступными средствами. Величины удельных сопротивлений всех электротехнических материалов давно измерены, сведены в таблицы и находятся в открытом доступе. Величина ρ равна сопротивлению проводника длиной 1 м, имеющего площадь поперечного сечения 1 м2.

Через мощность и силу тока

Второй вариант вычисления основан на формуле, связывающей мощность P электрической энергии, выделяемой на нагрузке, с током I и падением напряжения U:

P=U*I

Формула является следствием закона Джоуля-Ленца, открытого почти одновременно двумя физиками (английским и русским) в 1841 г.

Было замечено, что протекание тока через нагрузку всегда сопровождается выделением тепла Q. Исследователям удалось установить функциональную связь между количеством выделяемого тепла Q и другими измеряемыми (или вычисляемыми) величинами, выраженную формулой:

Q=I2*R*t, где:

I — ток, А;
R — сопротивление, Ом;
t — время измерения, с;
Q — количество тепла, Дж.

Мощность P, по определению — это энергия, в данном случае Q, выделяемая в единицу времени. То есть, поделив обе части уравнения на время t, получим выражение для мощности P:

P=I2*R

Воспользовавшись формулой, получаем выражение для P:

P=I*U

Следовательно, зная ток, протекающий через нагрузку и потребляемую ей мощность, можем рассчитать падение напряжения:

U=P/I

Формула верна для случая цепей постоянного тока. Для расчётов цепей переменного напряжения и тока справедлива следующая формула:

U=(P/I)*cosφ

В данном случае буквой φ обозначается коэффициент мощности, значение которого определяется свойствами нагрузки. Для электроприборов, имеющих исключительно активную нагрузку (нагревательные элементы, лампы накаливания), коэффициент cos φ практически равен единице. Для учёта возможной реактивной составляющей при работе таких устройств хорошим приближением считается значение cos φ равное 0,95. Для электрооборудования с существенным присутствием реактивной компоненты (трансформаторы, электродвигатели, конденсаторы) cos φ принимается равным 0,8.

Через работу и заряд

Методика расчёта используется в лабораторных задачах и на практике не применяется.

Формула имеет аналогичный закону Ома вид: U=A/q, где A — выполненная работа по перемещению заряда в Джоулях, а q — прошедший заряд, измеренный в Кулонах.

К чему приводит потеря напряжения

В силу различных причин, входное напряжение, подающееся для энергоёмких потребителей (здания, промышленные объекты), может быть ниже установленных нормативов. Например, падение по длине кабеля обусловлено протеканием больших токов, вызывающих рост сопротивления. Потери возрастают на протяжённых линиях электропередач. При отклонении входных напряжений ниже установленных нормативов возможны следующие негативные последствия:

Возможны сбои в работе промышленных установок и осветительного оборудования.
При низких значениях входного напряжения возникает большая вероятность выхода из строя электроприборов.
Падает вращающий момент, необходимый для запуска компрессорной техники и электродвигателей.
Возникает нежелательный дисбаланс в токовой нагрузке в начале линии и на её конце.
Осветительное оборудование начинает функционировать «вполнакала», что не допускается нормами СанПиНа и требованиями техники безопасности.
Деформируются выходные характеристики и режимы эксплуатации электрических приборов. Типичным примером является возрастание времени, требуемого для нагрева воды бойлером.
Резко повышается вероятность спонтанных сбоев в работе электроники.

От чего зависит

Потери электроэнергии, связанные с её транспортировкой по проводам, неизбежны в силу вышеизложенных физических причин. Основная причина связана с падением напряжения на сопротивлении проводов. Из закона Ома следует, что чем выше сопротивление провода, тем больше на нём падение напряжения (потери). Для низковольтных сетей с параметрами 220-380 В потери минимизируются с помощью выбора кабеля, имеющего оптимальную площадь сечения.

R=ρ*(L/S)

Из формулы следует, что сопротивление падает при увеличении площади сечения и, наоборот, растёт при увеличении длины провода. Очевидно также, что чем меньше удельное сопротивление металла, из которого изготовлен провод, тем меньше R. Всегда предпочтительнее выбор провода с медной жилой по сравнению с алюминиевой, т.к. ρмеди = 0,0175 Ом*мм2/м, в то время как ρалюминия = 0,028 Ом*мм2/м. Следует учитывать, что вариант использования медного провода дороже алюминиевого. Подводя итог этого раздела, можно сказать, что для уменьшения потерь электроэнергии следует:

Оптимизировать длину прокладываемых проводов — убрать «всё лишнее».
По возможности использовать провода с медной жилой.
Рассчитать оптимальное сечение используемого провода при максимально допустимой нагрузке.

Как уменьшить падение напряжения и снизить потери в кабеле

Можно снизить количество потерь, уменьшив сопротивление на всем участке электросети. Экономию дает способ повторного заземления нуля на каждой опоре линии электропередач.

Стоимость электроснабжения линией большой протяженности, выбранной по допустимому падению напряжения, больше выбора, выполненного по нагреву кабеля. Все же есть возможность снизить эти расходы.

Усилить начальный потенциал питающего кабеля, подключив его к отдельному трансформатору.
Добиться постоянных величин напряжения в сети можно с помощью установки стабилизатора возле нагрузки.
Подключение потребителей с низкими нагрузками 12–36 В выполняют через трансформатор или блок питания.

Чем длиннее кабель линии электропередач, тем большее сопротивление возникает при прохождении по нему тока. Очевидно, что потери напряжения также выше. Снизить их можно, комбинируя способы между собой.

Снизить расходы увеличением сечения питающего кабеля. Но этот метод потребует больших финансовых вложений.
При разработке линий энергоснабжения следует выбирать максимально короткий путь, так как прямая линия всегда короче ломаной.
При снижении температуры сопротивление металлов уменьшается. Вентилируемые кабельные лотки и другие конструкции снижают потери в линии.
Уменьшение нагрузки возможно, если есть много источников питания и потребителей.

Экономию дает должное содержание и профилактика электросетей – проверка плотности и прочности контактов, использование надежных клеммников.

Подходить к вопросу сохранения энергии нужно с полной ответственностью. Проблема потери напряжения может вывести из строя дорогостоящие приборы, инструменты. Не стоит пренебрегать мерами безопасности, они будут нивелировать скачки напряжения и защищать бытовую технику и оборудование на предприятии.

Подведем итоги

В общем падение напряжения – одна из самых важных проблем в электротехнике, и ее следует хорошо понимать. Итак, давайте подытожим полученные знания в нескольких моментах:

Напряжение определяет количество энергии каждого электрона – чем выше напряжение, тем больше энергии будет обеспечивать каждый электрон. Но будьте осторожны, потому что хотя энергии может быть слишком мало, она также может быть слишком большой. Слишком высокое напряжение – основная сила, разрушающая хрупкую электронику.
Напряжение падает только тогда, когда течет электричество – падение напряжения отражает потребляемую энергию, и энергия может быть использована только тогда, когда ее физически доставляют электроны. Следовательно, падение напряжения происходит только тогда, когда цепь замкнута и течет ток.
Энергия распределяется между всеми приемниками тока – один резистор берет на себя все – два и более должны уже делиться. Их сопротивление определяет, сколько энергии они получают. Большее сопротивление означает большее падение напряжения, меньшее сопротивление означает меньшее потребление энергии.
Провода также вызывают падение напряжения – все кабели имеют определенное сопротивление, поэтому их правильный выбор так важен для электриков. Дело в том, что падение напряжения на кабелях должно быть как можно меньше, чтобы энергия могла доходить до потребителей без больших потерь.

Иногда люди не совсем понимают, что отвечает за движение электронов к батарее, так как напряжение между ней и нитью накала равно 0. Поскольку у электронов остаточная сила, это также означает, что у них осталась некоторая кинетическая энергия. Электроны, которые прижимаются к передним в цепной реакции, также должны иметь некоторую оставшуюся энергию. Значит ли это, что напряжение, которое потребляют нити, не будет равно напряжению аккумулятора?

Дело в том, что утверждения «Между лампочкой и аккумулятором напряжение 0 В» и «После выхода из лампочки у них еще есть энергия» немного спорны. Если есть энергия, почему напряжение 0 В? Объясняем: лампочка забирает энергию у электронов, потому что у нее есть сопротивление, но и провода от батареи к лампочке тоже. Анализируя всю схему выясняется, что лампочка забирает 99,8% энергии, провод с одной стороны – 0,1% энергии, а провод с другой стороны – тоже 0,1% энергии.

Теперь: электроны выходят из батареи. Дойдя до лампочки, они уже потеряли 0,1% из-за проводников. В лампочке они теряют еще 99,8% энергии, а оставив ее, у них остаются последние 0,1% энергии, чтобы покрыть другую половину цепи и достичь батареи. И хотя измеритель показывает что там уже 0 В, если бы он был очень точным, это означало бы, что на самом деле существует какое-то напряжение в 0,0001 В. Это остаточная энергия, которая осталась чтобы пересечь последний участок провода и достичь батареи.

Итак, подведем итог – лампочка никогда не будет потреблять ровно столько напряжения, сколько обеспечивает батарея, потому что это напряжение также съедается проводами. В действительности сопротивление проводов по сравнению с лампочкой настолько низкое, что для простоты предполагаем, что оно равно 0 В. Если лампочка не находится в нескольких километрах от батареи, когда сопротивление лампы провода будут играть важную роль.

Уверены, что теперь тема падения напряжения перестанет быть для вас малопонятной, а если что осталось неясным – вопросы как обычно на форум.

Источники

https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/chto-nazyvaetsya-padeniem-napryazheniya-na-uchastke-cepi/
https://milliamper.ru/kak-rasschitat-padenie-napryazheniya-na-rezistorah/
https://math-nttt.ru/teoriya/raschet-padeniya-napryazheniya-na-rezistore.html
https://razvodka.net/wiring/napryazhenie-formula-7232/
https://380online.ru/elektro-dom/kak-rasschitat-padenie-napryazheniya.html
https://principraboty.ru/padenie-napryazheniya-raschet-formula-dopustimye-normy-posledstviya/
https://radioskot.ru/publ/spravochnik/padenie-napryazheniya

[свернуть]

Источник