Влияние сопротивления на падение напряжения

Для тех, кто работает с электричеством или электротехникой, закон Ома для участка цепи не является загадкой. Поскольку это основное правило данной сферы знаний. Закон успешно применяется с первой половине XIX века. Он объясняет, как тесно связаны главные положения электричества, которыми являются:

1. Величина напряжения или разница потенциалов (U), направленная к участку цепи.
2. Сила тока, проходящего через электрическую цепь (I).
3. Сопротивление току на участке цепи (R).

Формулой это выражается следующим образом – U=I*R.

Если объяснять языком физики, то падение напряжения в 1 вольт равно силе тока в один ампер, проходящего через сопротивление в 1 Ом.

В качестве участка цепи, выступающего как источник электрического потенциала, берется нагрузка, например, лампа накаливания с питанием 220 вольт. В реальных условиях им также становятся провода, доставляющие питание к нагрузке. У них уже есть конечное сопротивление и падения напряжений.

В чем заключается падение напряжения

При непосредственной работе с электрической сетью нужно предусмотреть сопротивление проводников, подключаемых к нагрузке. На него влияют такие факторы, как удельное сопротивление металла, сечение проводов и общая длина кабеля. В общем виде схема подключения нагрузки представляет собой два сопротивления, подсоединенных один за другим.

1. R1 (сопротивление нагрузки).
2. R2 (сопротивление проводов).

В этом случае через сопротивления проходит один и тот же ток. Поэтому падению напряжений на каждом из них присваивается значение U1 и U2 соответственно. Общее значение соответствует входному напряжению, зафиксированному в точке подключения. Но это фиксируется только на простых делителях резисторов. При этом напряжение на U1 меньше, чем выходное напряжение. Разница заключается в величине падения напряжения U2, которое соответствует сопротивлению проводов.

Чтобы подсчитать падение напряжения, выбирая сечение проводников, достаточно воспользоваться приведенной ниже формулой. Но в начале нужно вычислить сопротивление проводника. Для этого нужно знать удельное сопротивление металла, из которого изготовлены токопроводящие жилы кабеля (p), длину проводника (I), сечение кабеля (S).

Получается следующая формула – R-(p*I)/S.

Для вычисления сечения жил по диаметру, если он не известно, нужно применить формулу площади круга. Удельное сопротивление меди установлено как 0.0175 Ом*м/мм². Из этого получается, что медный проводник, длина которого составляет 50 м, а сечение кабеля – 1,5 мм², обладает сопротивлением 0,583 Ом. Как правило, у питающего кабеля есть минимум 2 жилы (фаза и ночь). Так что сопротивление следует увеличить в два раза. В результате получается 1,167 Ом.

Это плохо или хорошо? Если отрезок кабеля такой длины используется для питания нагрузки током в 10 А, то падение напряжения составит около 12 В. Это почти не заметно для сети 220В. В этом случае самой большой проблемой будут незначительные потери мощности. Но для низковольтного питания в 36 В такое падение напряжения является недопустимым. Поэтому нужно увеличить диаметр используемых проводников. Правильный расчет падения напряжения с учетом длины проводника способствует оптимизации режима работы электрооборудования. То есть, подсчитываются возможные потери при их эксплуатации.