В электронике падение напряжения — это уменьшение электрического потенциала вдоль пути тока, протекающего в цепи . Падение напряжения во внутреннем сопротивлении источника , на проводниках , на контактах и на разъемах нежелательны, 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 10 Ом , а провода, которые его питают, могут иметь сопротивление 0,2 Ом, около 2% от общего сопротивления цепи. Это означает, что около 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 могут устанавливать руководящие принципы для максимально допустимого падения напряжения в электропроводке для обеспечения эффективности распределения и надлежащей работы электрооборудования. Максимально допустимое падение напряжения варьируется от страны к стране. [1] В электронном проектировании и передаче электроэнергии используются различные методы для компенсации эффекта падения напряжения в длинных цепях или там, где уровни напряжения должны точно поддерживаться. Самый простой способ уменьшить падение напряжения — увеличить диаметр проводника между источником и нагрузкой, что снижает общее сопротивление. В системах распределения электроэнергии заданное количество энергии 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 цепей 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 вольт ; 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 они используют и рассеивают подаваемую энергию в некоторой степени. Их физические характеристики определяют, сколько 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» (становится недоступной для нагрузки) из-за сопротивления проводника. Падение напряжения существует как в питающем, так и в обратном проводах цепи. Если измерить падение напряжения на каждом резисторе, то результатом измерения будет значительное число. Оно представляет собой энергию, используемую резистором. Чем больше резистор, тем больше энергии используется этим резистором и тем больше падение напряжения на этом резисторе.
Переменные напряжения дополнительно имеют второй вид сопротивления току: реактивное сопротивление . Сумма активного и реактивного сопротивления называется импедансом .
Электрический импеданс обычно представлен переменной Z и измеряется в омах на определенной частоте. Электрический импеданс вычисляется как векторная сумма электрического сопротивления , емкостного сопротивления и индуктивного 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 изменяется в зависимости от их размера и расстояния между ними.
Аналогично закону Ома для цепей постоянного тока, электрическое сопротивление можно выразить формулой E = I Z. Таким образом, падение напряжения в цепи переменного тока является произведением тока на сопротивление цепи.
P–n-переходы в диодах и транзисторах испытывают характерное падение напряжения при прямом смещении (см. Диод § Прямое пороговое напряжение для различных полупроводников для списка значений). Энергия рассеивается через фотоны , которые в случае светодиодов излучаются и видны.
