В электронике падение напряжения — это уменьшение электрического потенциала на пути тока , протекающего в цепи . Падение напряжения во внутреннем сопротивлении источника на проводниках , контактах и разъемах нежелательно, поскольку часть подаваемой энергии рассеивается . Падение напряжения на нагрузке пропорционально мощности , доступной для преобразования в этой нагрузке в какую-либо другую полезную форму энергии.
Например, электрический обогреватель может иметь сопротивление десять Ом , а провода, питающие его, могут иметь сопротивление 0,2 Ом, что составляет около 2% от общего сопротивления цепи. Это означает, что примерно 2% подаваемого напряжения теряется в самом проводе. Чрезмерное падение напряжения может привести к неудовлетворительной работе обогревателя и перегреву проводов и соединений.
Национальные и местные электротехнические нормы и правила могут устанавливать рекомендации по максимально допустимому падению напряжения в электропроводке для обеспечения эффективности распределения и правильной работы электрооборудования. Максимально допустимое падение напряжения варьируется от страны к стране. [1] В электронном проектировании и передаче энергии используются различные методы для компенсации влияния падения напряжения в длинных цепях или там, где необходимо точно поддерживать уровни напряжения. Самый простой способ уменьшить падение напряжения — увеличить диаметр проводника между источником и нагрузкой, что снижает общее сопротивление. В системах распределения электроэнергии заданное количество мощности может передаваться с меньшим падением напряжения, если используется более высокое напряжение. Более сложные методы используют активные элементы для компенсации чрезмерного падения напряжения.
Закон Ома можно использовать для определения падения напряжения постоянного тока путем умножения тока на сопротивление: V = I R . Кроме того, законы Кирхгофа гласят, что в любой цепи постоянного тока сумма падений напряжения на каждом компоненте цепи равна напряжению питания.
Рассмотрим цепь постоянного тока с источником постоянного тока напряжением девять В ; три резистора сопротивлением 67 Ом , 100 Ом и 470 Ом; и лампочка — все соединены последовательно . Источник постоянного тока, проводники (провода), резисторы и лампочка (нагрузка ) имеют сопротивление ; все в той или иной степени используют и рассеивают подаваемую энергию. Их физические характеристики определяют количество энергии. Например, сопротивление проводника постоянному току зависит от длины проводника, площади поперечного сечения, типа материала и температуры.
Если измерить напряжение между источником постоянного тока и первым резистором (67 Ом), потенциал напряжения на первом резисторе будет немного меньше девяти вольт. Ток проходит по проводнику (проводу) от источника постоянного тока к первому резистору; при этом часть подаваемой энергии «теряется» (недоступна для нагрузки) из-за сопротивления проводника. Падение напряжения существует как в питающем, так и в обратном проводе цепи. Если измерить падение напряжения на каждом резисторе, результат измерения будет значительным. Это представляет собой энергию, используемую резистором. Чем больше резистор, тем больше энергии потребляет этот резистор и тем больше падение напряжения на этом резисторе.
Кроме того, переменное напряжение имеет второй вид сопротивления протеканию тока: реактивное сопротивление . Сумма сопротивления и реактивного сопротивления называется импедансом .
Электрический импеданс обычно представляется переменной Z и измеряется в Омах на определенной частоте. Электрический импеданс вычисляется как векторная сумма электрического сопротивления , емкостного реактивного сопротивления и индуктивного реактивного сопротивления .
Величина импеданса в цепи переменного тока зависит от частоты переменного тока и магнитной проницаемости электрических проводников и электрически изолированных элементов (включая окружающие элементы), которая зависит от их размера и расстояния между ними.
По аналогии с законом Ома для цепей постоянного тока электрический импеданс можно выразить формулой E = I Z . Итак, падение напряжения в цепи переменного тока является произведением силы тока и полного сопротивления цепи.
P – n-переходы в диодах и транзисторах испытывают характерное падение напряжения при прямом смещении ( список значений см. в разделе «Диод § Прямое пороговое напряжение для различных полупроводников »). Энергия рассеивается через фотоны , которые в случае светодиодов излучаются и становятся видимыми.
