Как рассчитать падение напряжения на проводах с учетом напряжения питания и тока? Как ожидать падения напряжения, чтобы конечная нагрузка имела правильное напряжение питания?

Какая будет потеря мощности?

Что если я не знаю сопротивления провода, но AWG ( American Wire Gauge ) и длины?

Падение напряжения

Вы должны увидеть провод в качестве другого резистора, размещенного последовательно. Вместо этого резистор подключен к источнику питания с напряжением V ...$\text{R}_{\text{load}}$$\text{V}$

Вы должны увидеть это как сопротивление подключенное через два провода с сопротивлением R провода к источнику питания с напряжением V :$\text{R}_{\text{load}}$$\text{R}_{\text{wire}}$$\text{V}$

Теперь мы можем использовать где V обозначает напряжение, I - ток, а R - сопротивление.$\text{V} = \text{I}\cdot{}\text{R}$$\text{V}$$\text{I}$$\text{R}$

Пример

Давайте предположим , что напряжение , приложенное к цепи . Нагрузка R равна 250 Ом, а сопротивление провода R равно 2,5 Ом (если вы не знаете сопротивления провода, см. Ниже в разделе «Расчет сопротивления провода»). Сначала мы рассчитываем ток через цепь, используя$5\text{V}$$\text{R}_{\text{load}}$$250\Omega$$\text{R}_{\text{wire}}$$2.5\Omega$ :I=$\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}$

Теперь мы хотим знать, какое падение напряжения на одном куске провода использует : V = 0,01961 ⋅ 2,5 = 0,049025 V = 49,025 $\text{V}=\text{I}\cdot{}\text{R}$$\text{V}=0.01961\cdot2.5=0.049025V=49.025\text{mV}$

Мы также можем рассчитать напряжение над нагрузкой таким же образом: V = 0,01961 ⋅ 250 = 4,9025 $\text{R}_{\text{load}}$$\text{V}=0.01961\cdot250=4.9025\text{V}$

Предвидение потери напряжения

Что, если нам действительно нужно напряжение над нагрузкой R ? Мы должны изменить напряжение V от источника питания , так что напряжение на R нагрузки будет 5 V .$5\text{V}$$\text{R}_{\text{load}}$$\text{V}$$\text{R}_{\text{load}}$$5\text{V}$

Сначала мы рассчитываем ток через : I load = V $\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}$

Поскольку мы говорим о последовательных сопротивлениях, ток одинаков во всей цепи. Следовательно, ток, который должен дать источник питания, равен I нагрузке . Мы уже знаем , общее сопротивление цепи: R = 250 + 2 ⋅ 2,5 = 255 $\text{I}$$\text{I}_{\text{load}}$$\text{R} = 250 + 2\cdot2.5 = 255\Omega$ . Теперь мы можем рассчитать необходимое напряжение питания, используя : V = 0,02 ⋅ 255 $\text{V}=\text{I}\cdot{}\text{R}$$\text{V}=0.02\cdot255=5.1\text{V}$

Потеря мощности

Что если мы хотим узнать, сколько энергии теряется в проводах? В основном мы используем , где P обозначает мощность,$\text{P}=\text{V}\cdot{}\text{I}$$\text{P}$$\text{V}$ напряжение, а ток.$\text{I}$

Поэтому единственное, что нам нужно сделать, это ввести правильные значения в формулу.

Пример

Мы снова используем источник питания с нагрузкой 250 Ом R и два провода по 2,5 Ом каждый. Падение напряжения на одной части проволоки, как вычислено выше, 0.049025 V . Тока через цепь была 0,01961 .$5\text{V}$$250\Omega$ $\text{R}_{\text{load}}$$2.5\Omega$$0.049025\text{V}$$0.01961\text{A}$

Теперь мы можем рассчитать потери мощности в одном проводе: $\text{P}_{\text{wire}} = 0.049025\cdot0.01961 = 0.00096138\text{W} = 0.96138\text{mW}$

Расчет сопротивления проволоки

Во многих случаях мы будем знать длину провода и AWG ( American Wire Gauge ) провода, но не сопротивление. Однако легко рассчитать сопротивление.$l$

В Википедии есть список доступных спецификаций AWG , который включает сопротивление на метр в Ом на километр или миллиОм на метр. У них также есть это за килограмм или футы.

Мы можем рассчитать сопротивление провода $\text{R}_{\text{wire}}$ путем умножения длины проволоки сопротивления на метр.

Пример

$500\text{m}$

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