Jak obliczyć spadek napięcia na przewodach przy napięciu zasilania i prądzie? Jak przewidzieć spadek napięcia, aby końcowe obciążenie miało prawidłowe napięcie zasilania?

Jaka będzie utrata zasilania?

Co jeśli nie znam rezystancji drutu, ale AWG ( American Wire Gauge ) i długości?

Spadek napięcia

Drut musi być postrzegany jako kolejny rezystor umieszczony szeregowo. Zamiast tego rezystancja podłączona do zasilacza o napięciu ...$\text{R}_{\text{load}}$$\text{V}$

Powinieneś zobaczyć to w ten sposób: rezystancja połączona dwoma przewodami z rezystancją do zasilacza o napięciu :$\text{R}_{\text{load}}$$\text{R}_{\text{wire}}$$\text{V}$

Teraz możemy użyć gdzie oznacza napięcie, dla prądu, a dla rezystancji.$\text{V} = \text{I}\cdot{}\text{R}$$\text{V}$$\text{I}$$\text{R}$

Przykład

Załóżmy, że napięcie przyłożone do obwodu wynosi . wynosi a opór wynosi$5\text{V}$$\text{R}_{\text{load}}$$250\Omega$$\text{R}_{\text{wire}}$$2.5\Omega$ (jeśli nie znasz rezystancji drutu, patrz poniżej w „Obliczanie rezystancji drutu”). Najpierw obliczamy prąd w obwodzie za pomocą$\text{I}=\dfrac{\text{V}}{\text{R}}$: $\text{I}=\dfrac{5}{250+2\cdot2.5}=\dfrac{5}{255}=0.01961\text{A}=19.61\text{mA}$

Teraz chcemy wiedzieć, jaki jest spadek napięcia na jednym kawałku drutu $\text{V}=\text{I}\cdot{}\text{R}$: $\text{V}=0.01961\cdot2.5=0.049025V=49.025\text{mV}$

Możemy również obliczyć napięcie powyżej $\text{R}_{\text{load}}$ w ten sam sposób: $\text{V}=0.01961\cdot250=4.9025\text{V}$

Przewidywanie utraty napięcia

Co jeśli naprawdę potrzebujemy napięcia o wartości $5\text{V}$ nad $\text{R}_{\text{load}}$? Będziemy musieli zmienić napięcie$\text{V}$ z zasilacza, aby napięcie przekroczyło $\text{R}_{\text{load}}$ stanie się $5\text{V}$.

Najpierw obliczamy prąd przez $\text{R}_{\text{load}}$: $\text{I}_{\text{load}} = \dfrac{\text{V}_{\text{load}}}{\text{R}_{\text{load}}} = \dfrac{5}{250} = 0.02\text{A} = 20\text{mA}$

Ponieważ mówimy o rezystancjach szeregowych, prąd jest taki sam w całym obwodzie. Dlatego prąd, jaki musi dać źródło zasilania,$\text{I}$, równa się $\text{I}_{\text{load}}$. Znamy już całkowitą rezystancję obwodu:$\text{R} = 250 + 2\cdot2.5 = 255\Omega$. Możemy teraz obliczyć potrzebne napięcie zasilania za pomocą$\text{V}=\text{I}\cdot{}\text{R}$: $\text{V}=0.02\cdot255=5.1\text{V}$

Utrata mocy

Co jeśli chcemy wiedzieć, ile energii jest tracone w przewodach? Zasadniczo korzystamy$\text{P}=\text{V}\cdot{}\text{I}$, gdzie $\text{P}$ oznacza moc, $\text{V}$ dla napięcia i $\text{I}$ dla prądu.

Jedyne, co musimy zrobić, to wpisać poprawne wartości do formuły.

Przykład

Ponownie używamy $5\text{V}$ zasilacz z $250\Omega$ $\text{R}_{\text{load}}$ i dwa przewody z $2.5\Omega$każdy. Spadek napięcia na jednym kawałku drutu, jak obliczono powyżej,$0.049025\text{V}$. Prąd przepływający przez obwód był$0.01961\text{A}$.

Możemy teraz obliczyć straty mocy w jednym przewodzie: $\text{P}_{\text{wire}} = 0.049025\cdot0.01961 = 0.00096138\text{W} = 0.96138\text{mW}$

Obliczanie rezystancji drutu

W wielu przypadkach poznamy długość drutu $l$i AWG ( American Wire Gauge ) drutu, ale nie opór. Łatwo jest jednak obliczyć opór.

Wikipedia ma listę specyfikacji AWG dostępnych tu , który obejmuje oporności na metr w omach na kilometr lub miliomach na metr. Mają też na kilofeet lub stopy.

Możemy obliczyć rezystancję drutu $\text{R}_{\text{wire}}$ przez pomnożenie długości drutu przez rezystancję na metr.

Przykład

Mamy $500\text{m}$z drutu 20AWG. Jaki będzie całkowity opór?

$\text{R}_{\text{wire}} = 0.5\text{km} \cdot 33.31\Omega/\text{km} = 16.655\Omega$