Як обчислити падіння напруги по дротах із врахуванням напруги живлення та струму? Як я можу передбачити падіння напруги, щоб кінцеве навантаження мала правильну напругу живлення?

Якими будуть втрати електроенергії?

Що робити, якщо я не знаю опір дроту, але AWG ( American Wire Gauge ) та довжину?

Падіння напруги

Ви повинні бачити провід як інший резистор, розміщений послідовно. Замість цього - опір$\text{R}_{\text{load}}$ підключений до джерела живлення напругою $\text{V}$...

Ви повинні бачити це як опір $\text{R}_{\text{load}}$з'єднані через два дроти з опором$\text{R}_{\text{wire}}$ до джерела живлення напругою $\text{V}$:

Тепер ми можемо використовувати $\text{V} = \text{I}\cdot{}\text{R}$ де $\text{V}$ означає напругу, $\text{I}$ для поточного та $\text{R}$ за опір.

Приклад

Припустимо, напруга, прикладена до ланцюга, є $5\text{V}$. $\text{R}_{\text{load}}$ дорівнює $250\Omega$ і опір $\text{R}_{\text{wire}}$ є $2.5\Omega$(якщо вам не відомий опір дроту, див. нижче в розділі "Розрахунок опору дроту"). Спочатку обчислюємо струм через ланцюг за допомогою$\text{I}=\dfrac{\text{V}}{\text{R}}$: $\text{I}=\dfrac{5}{250+2\cdot2.5}=\dfrac{5}{255}=0.01961\text{A}=19.61\text{mA}$

Тепер ми хочемо знати, для чого використовується падіння напруги на одному шматку дроту $\text{V}=\text{I}\cdot{}\text{R}$: $\text{V}=0.01961\cdot2.5=0.049025V=49.025\text{mV}$

Ми також можемо розрахувати напругу понад $\text{R}_{\text{load}}$ таким же чином: $\text{V}=0.01961\cdot250=4.9025\text{V}$

Передбачаючи втрати напруги

Що робити, якщо нам дійсно потрібна напруга $5\text{V}$ над $\text{R}_{\text{load}}$? Нам доведеться змінити напругу$\text{V}$ від джерела живлення, щоб напруга перестала $\text{R}_{\text{load}}$ стане $5\text{V}$.

Спочатку обчислюємо струм наскрізь $\text{R}_{\text{load}}$: $\text{I}_{\text{load}} = \dfrac{\text{V}_{\text{load}}}{\text{R}_{\text{load}}} = \dfrac{5}{250} = 0.02\text{A} = 20\text{mA}$

Оскільки ми говоримо про опір послідовно, струм однаковий у всій схемі. Тому джерело живлення має подавати струм,$\text{I}$, дорівнює $\text{I}_{\text{load}}$. Ми вже знаємо загальний опір ланцюга:$\text{R} = 250 + 2\cdot2.5 = 255\Omega$. Тепер ми можемо розрахувати необхідне напруга, використовуючи$\text{V}=\text{I}\cdot{}\text{R}$: $\text{V}=0.02\cdot255=5.1\text{V}$

Втрати потужності

Що робити, якщо ми хочемо знати, скільки втрачається потужності в проводах? В основному, ми використовуємо$\text{P}=\text{V}\cdot{}\text{I}$, де $\text{P}$ означає владу, $\text{V}$ для напруги і $\text{I}$ для струму.

Тож єдине, що нам потрібно зробити - це заповнити правильні значення у формулі.

Приклад

Ми знову використовуємо $5\text{V}$ джерело живлення з $250\Omega$ $\text{R}_{\text{load}}$ і два дроти $2.5\Omega$кожен. Падіння напруги на один шматок проводу, як було обчислено вище,$0.049025\text{V}$. Струм через ланцюг був$0.01961\text{A}$.

Тепер ми можемо обчислити втрати потужності одним проводом: $\text{P}_{\text{wire}} = 0.049025\cdot0.01961 = 0.00096138\text{W} = 0.96138\text{mW}$

Розрахунок опору дроту

У багатьох випадках ми будемо знати довжину дроту $l$і AWG ( American Wire Gauge ) дроту, але не опір. Однак легко порахувати опір.

У Вікіпедії є список специфікацій AWG доступних тут , який включає в себе опір на метр в Омах на кілометр або екпортувати на метр. Вони також мають його на кілограм або фути.

Ми можемо розрахувати опір дроту $\text{R}_{\text{wire}}$ помноживши довжину дроту на опір на метр.

Приклад

Ми маємо $500\text{m}$дроту 20AWG. Яким буде загальний опір?

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