Падение напряжения на участке цепи

Приложенное напряжение общие теоретические сведения

В принципе, это обычный электрический потенциал, подводимый к цепи.

На рисунке выше, источник питания подключен к цепи, поток свободных электронов двигается от минуса к плюсу блока питания. Если последний имеет номинал 12 вольт (например, стандартный автомобильный аккумулятор от легкового автомобиля), то приложенное напряжение будет иметь значение то же 12 вольт.

Во время направленного перемещения потока свободных электронов по цепи проводника, им оказывается сопротивление. (Смотри лекцию электрический ток в проводнике). Таким образом, электроны теряют некоторый запас своей энергетической силы. Вот эта самая потеренная энергия, которую электроны отдали в электрическую цепь, в электротехники получило название падение напряжения на участке цепи . В основном эта энергия уходит с нагрузки цепи в виде тепловых потерь.

Полная энергия поступающая в электрическую цепь, равна энергии получаемой электронами от источника напряжения.

Например, если автомобильную 12 вольтовую батарею подключить к автомобильной лампе, то приложенное к данной схеме напряжение будет равно 12 вольт, а падение напряжения на автомобильной лампе так же будет 12 вольт. Можно сказать, что вся энергия потребляется в цепи.

В следующем нашем эксперименте подключим эту же автомобильную батарею к двум последовательно соединенным шести-вольтовым лампочкам, то при том же уровне на аккумуляторе в 12 вольт падение напряжение на обоих лампочках будет по 6 вольт.

В другом примере из практики, возьмем две лампочки но уже на разное номиналы, допустим на 9 и 3 вольта, и соединим их последовательно в цепь с источником питания на 12 вольт, то на 9-ти вольтовой лампочке будет падение напряжения 9 вольт, а на 3-х вольтовой всего 3 вольта. Общее падение напряжения во всей электрической схеме на лампочках будет 12 вольт.

Падение напряжения, понятия и формулы

На любом сопротивлении R (В примерах выше все лампочки обладают сопротивлением, и поэтому в упрощенном виде мы рассматриваем каждую лампу как отдельное сопротивление) при протекании тока I возникает напряжение U=I×r, которое и есть падением напряжения на данном сопротивлении.

Если в цепи только одно сопротивление (первый пример выше), все напряжение от источника U_ист падает на данном сопротивлении. Если в цепи два сопротивления R₁ и R₂, включенные последовательно, то сумма напряжений на сопротивлениях цепи вычисляется по формулам:

т. е. падений напряжения источника питания, определяется как:

Напряжение источника питания равно сумме падений напряжения в цепи (второй закон Кирхгофа, но на нем мы остановимся чуть позже).

Пример расчета падения напряжения

Какое падение напряжения возникнет в цепи на схеме с одной лампой, с питанием от неизвестного автомобильного аккумулятора, при протекании тока с номиналом I=1 А, если спираль лампы имеет сопротивление сопротивлением R=12 Ом

В соответствии с формулой закона Ома: U=I×r, U=1×12=12 вольт.

Комната подземного бункера получает питание от 500 вольтового источника питания, в комнате четыре одинаковых лампочки соединенные последовательно. На какое напряжение надо взять каждую из ламп.

Так как лампы одинаковы их сопротивление спиралей равны, т.е через них протекает один и тот же электрический ток, следовательно и напряжение на каждой из ламп будет одинаково, поэтому на каждую лампу придется по 125 вольт.