Пад напона

Концепти и формуле

На сваком отпору р, када струја И прође, појављује се напон У = И ∙ р, који се обично назива падом напона овог отпора.

Ако постоји само један отпор р у колу, цео напон извора Уст пада на овај отпор.

Ако коло има два серијски повезана отпора р1 и р2, онда је збир напона у отпорима У1 = И ∙ р1 и У2 = И ∙ р2, тј. пад напона је једнак напону извора: Уст = У1 + У2.

Напон напајања једнак је збиру падова напона у колу (2. Кирхофов закон).

Примери

1. Колики пад напона настаје на жарној нити сијалице отпора р = 15 Охм када прође струја И = 0,3 А (сл. 1)?

Пиринач. 1.

Број падова напона Охмов закон: У = И ∙ р = 0,3 ∙ 15 = 4,5 В.

Напон између тачака 1 и 2 лампе (погледајте дијаграм) је 4,5 В. Лампа светли нормално ако кроз њу протиче називна струја или ако постоји називни напон између тачака 1 и 2 (назначени су називна струја и напон на лампи).

2. Две идентичне сијалице за напон од 2,5 В и струју од 0,3 А су повезане у серију и повезане са џепном батеријом напона 4,5 В. Колики пад напона се генерише на прикључцима појединих сијалица (сл. 2.). ) ) ?

Пиринач. 2.

Идентичне сијалице имају исти отпор р. Када су серијски спојени кроз њих тече иста струја И. Из тога следи да ће имати исте падове напона, збир ових напона мора бити једнак напону извора У = 4,5 В. Свака сијалица има напон од 4 , 5:2 = 2,25В.

Можете решити овај проблем и секвенцијално израчунавање. Отпор сијалице израчунавамо према подацима: рл = 2,5 / 0,3 = 8,33 Охм.

Струја кола И = У / (2рл) = 4,5 / 16,66 = 0,27 А.

Пад напона на сијалици У = Ирл = 0,27 ∙ 8,33 = 2,25 В.

3. Напон између шине и контактне жице трамвајске пруге је 500 В. За осветљење се користе четири идентичне светиљке повезане у серију. За који напон треба изабрати сваку лампу (слика 3)?

Пиринач. 3.

Идентичне лампе имају једнаке отпоре кроз које протиче иста струја. Пад напона на лампама ће такође бити исти. То значи да ће за сваку лампу бити 500: 4 = 125 В.

4. Две светиљке снаге 40 и 60 В називног напона 220 В повезане су серијски и повезане у мрежу напона 220 В. Колики пад напона долази на свакој од њих (сл. 4)?

Пиринач. 4.

Прва лампа има отпор р1 = 1210 Охм, а друга р2 = 806,6 Охм (у загрејаном стању). Струја која пролази кроз лампе је И = У / (р1 + р2) = 220 / 2016,6 = 0,109 А.

Пад напона у првој лампи У1 = И ∙ р1 = 0,109 ∙ 1210 = 132 В.

Пад напона у другој лампи У2 = И ∙ р2 = 0,109 ∙ 806,6 = 88 В.

Лампа са већим отпором има већи пад напона и обрнуто. Жарнице обе лампе су веома слабе, али лампа од 40В је нешто јача од лампе од 60В.

5. Да би напон електромотора Д (сл. 5) био једнак 220 В, напон на почетку дугачког вода (код електране) мора бити већи од 220 В вредности. пад напона (губитак) онлајн. Што је већи отпор вода и струја у њему, већи је пад напона дуж линије.

Пиринач. 5.

У нашем примеру, пад напона у свакој жици линије је 5 В. Тада би напон на сабирницама електране требао бити једнак 230 В.

6. Потрошача напаја батерија од 80 В са струјом од 30 А. За нормалан рад потрошача дозвољен је пад напона од 3% у алуминијумским жицама попречног пресека 16 мм2. Која је максимална удаљеност од батерије до корисника?

Дозвољени пад напона у линији У = 3/100 ∙ 80 = 2,4 В.

Отпор жица је ограничен дозвољеним падом напона рпр = У / И = 2,4 / 30 = 0,08 Охм.

Користећи формулу за одређивање отпора, израчунавамо дужину жица: р = ρ ∙ л / С, одакле је л = (р ∙ С) / ρ = (0,08 ∙ 16) / 0,029 = 44,1 м.

Ако је корисник 22 м од батерије, напон у њој ће бити мањи од 80 В на 3%, тј. једнако 77,6 В.

7. Телеграфска линија дужине 20 км је направљена од челичне жице пречника 3,5 мм. Повратни вод се замењује уземљењем кроз металне сабирнице. Отпор прелаза између сабирнице и уземљења је рз = 50 Охм.Колики напон батерије треба да буде на почетку линије ако је отпор релеја на крају вода рп = 300 Охм, а струја релеја И = 5 мА?

Пиринач. 6.

Дијаграм повезивања је приказан на сл. 6. Када се телеграфски прекидач притисне на месту слања сигнала, релеј на пријемној тачки на крају линије привлачи арматуру К, која заузврат својим контактом укључује калем рекордера. Излазни напон мора да компензује пад напона у линији, пријемном релеју и прелазне отпоре сабирница за уземљење: У = И ∙ рл + И ∙ рр + И ∙ 2 ∙ рр; У = И ∙ (рр + рр + 2 ∙ рр).

Напон извора једнак је производу струје и укупног отпора кола.

Пресек жице С = (π ∙ д ^ 2) / 4 = (π ∙ 3,5 ^ 2) / 4 = 9,6 мм2.

Отпор линије рл = ρ ∙ л / С = 0,11 ∙ 20 000 / 9,6 = 229,2 ома.

Добијени отпор р = 229,2 + 300 + 2 ∙ 50 = 629,2 Охм.

Излазни напон У = И ∙ р = 0,005 ∙ 629,2 = 3,146 В; У≈3,2 В.

Пад напона у линији током проласка струје И = 0,005 А биће: Ул = И ∙ рл = 0,005 ∙ 229,2 = 1,146 В.

Релативно мали пад напона у линији постиже се због ниске вредности струје (5 мА). Дакле, на пријемној тачки мора постојати осетљив релеј (појачивач), који се укључује слабим импулсом од 5 мА и преко свог контакта укључује други, снажнији релеј.

8. Колики је напон сијалица у колу на сл. 28, када: а) мотор није укључен; б) мотор се покреће; в) мотор ради.

Мотор и 20 сијалица су прикључени на мрежно напајање од 110 В. Лампе су пројектоване за 110 В и 40 В. Стартна струја мотора је Ип = 50 А, а називна струја Ин = 30 А.

Уведена бакарна жица је пресека 16 мм2 и дужине 40 м.

Шипак. 7 и услова проблема, може се видети да струја мотора и лампе узрокује пад напона линије, па ће напон оптерећења бити мањи од 110В.

Пиринач. 7.

У = 2 ∙ Ул + Уламп.

Дакле, напон на лампама Уламп = У-2 ∙ Ул.

Потребно је одредити пад напона у воду при различитим струјама: Ул = И ∙ рл.

Отпор целе линије

2 ∙ рл = ρ ∙ (2 ∙ л) / С = 0,0178 ∙ (2 ∙ 40) / 16 = 0,089 Охм.

Струја која пролази кроз све лампе

20 ∙ Иламп = 20 ∙ 40/110 = 7,27 А.

Пад напона у мрежи када су укључене само лампе (без мотора),

2 ∙ Ул = Иламп ∙ 2 ∙ рл = 7,27 ∙ 0,089 = 0,65 В.

Напон у лампама у овом случају је:

Уламп = У-2 ∙ Ул = 110-0,65 = 109,35 В.

Приликом покретања мотора, лампе ће светлети слабије, јер је пад напона у линији већи:

2 ∙ Ул = (Иламп + Идв) ∙ 2 ∙ рл = (7,27 + 50) ∙ 0,089 = 57,27 ∙ 0,089 = 5,1 В.

Минимални напон лампи приликом покретања мотора биће:

Уламп = Уц-2, Ул = 110-5.1 = 104.9В.

Када мотор ради, пад напона у линији је мањи него када је мотор покренут, али већи него када је мотор искључен:

2 ∙ Ул = (Иламп + Ином) ∙ 2 ∙ рл = (7,27 + 30) ∙ 0,089 = 37,27 ∙ 0,089 = 3,32 В.

Напон сијалица током нормалног рада мотора је:

Уламп = 110-3,32 = 106,68 В.

Чак и незнатно смањење напона сијалица у односу на номинални значајно утиче на осветљеност осветљења.