电压下降

概念和公式

在每个电阻r处，当电流I通过时，会出现一个电压U = I ∙ r，通常称为这个电阻的电压降。

如果电路中只有一个电阻r，则整个源电压Ust都落在这个电阻上。

如果电路中有两个串联的电阻r1和r2，则电阻U1 = I ∙ r1和U2 = I ∙ r2的电压之和，即压降等于电源电压：Ust = U1 + U2。

电源电压等于电路中压降的总和（基尔霍夫第二定律）。

示例

1. 当电流 I = 0.3 A 通过时，电阻 r = 15 Ohm 的灯丝两端会产生多少压降（图 1）？

米。 1.

压降次数 欧姆定律: U = I ∙ r = 0.3 ∙ 15 = 4.5 V。

灯管1、2点间的电压（见图）为4.5V，流过额定电流或1、2点间有额定电压（标有额定电流和电压）灯管正常点亮在灯上）。

2. 两个电压为 2.5 V、电流为 0.3 A 的相同灯泡串联连接到一个电压为 4.5 V 的袖珍电池上。在各个灯泡的端子处产生的压降是多少（图 2） ））？

米。 2.

相同的灯泡具有相同的电阻 r。当它们串联时，相同的电流 I 流过它们。因此它们将具有相同的电压降，这些电压的总和必须等于电源电压 U = 4.5 V。每个灯泡的电压为 4 , 5: 2 = 2.25V。

你可以解决这个问题和顺序计算。我们根据数据计算灯泡的电阻：rl = 2.5 / 0.3 = 8.33 Ohm。

电路电流 I = U / (2rl) = 4.5 / 16.66 = 0.27 A。

灯泡两端的电压降 U = Irl = 0.27 ∙ 8.33 = 2.25 V。

3、轨道与有轨电车线路接触线之间的电压为500V，采用四只相同灯管串联照明。每个灯（图 3）的电压应该选择多少？

米。 3.

相同的灯具有相同的电阻，流过相同的电流。灯两端的电压降也将相同。这意味着每盏灯将有 500: 4 = 125 V。

4. 两个功率分别为 40 瓦和 60 瓦、标称电压为 220 伏的灯串联并连接到一个电压为 220 伏的网络。它们之间的压降是多少（图 4）？

米。 4.

第一个灯的电阻 r1 = 1210 欧姆，第二个灯的电阻 r2 = 806.6 欧姆（在加热状态下）。通过灯的电流为 I = U / (r1 + r2) = 220 / 2016.6 = 0.109 A。

第一盏灯的压降 U1 = I ∙ r1 = 0.109 ∙ 1210 = 132 V。

第二个灯的电压降 U2 = I ∙ r2 = 0.109 ∙ 806.6 = 88 V。

电阻较高的灯具有较大的压降，反之亦然。两个灯的灯丝都很弱，但是40W的灯比60W的灯稍强。

5. 为了使电动机 D（图 5）的电压等于 220 V，长线开始处（发电厂）的电压值必须大于 220 V 压降（损失） 在线的。线路的电阻和线路中的电流越大，沿线路的电压降就越大。

米。 5.

在我们的示例中，每条线路的电压降为 5 V。那么发电厂母线的电压应等于 230 V。

6. 消费者由电流为 30 A 的 80 V 电池供电。对于消费者的正常操作，横截面为 16 mm2 的铝线允许有 3% 的电压降。从电池到用户的最大距离是多少？

线路中允许的压降 U = 3/100 ∙ 80 = 2.4 V。

电线的电阻受允许的压降限制 rpr = U / I = 2.4 / 30 = 0.08 Ohm。

使用确定电阻的公式，我们计算出电线的长度：r = ρ ∙ l / S，其中 l = (r ∙ S) / ρ = (0.08 ∙ 16) / 0.029 = 44.1 m。

如果用户距离电池 22 米，电池中的电压将在 3% 时小于 80 V，即等于 77.6 V。

7、一条20公里长的电报线，是用直径为3.5毫米的钢丝制成的。返回线被通过金属汇流条接地所取代。总线和地之间的过渡电阻为 rz = 50 Ohm。如果线路末端的继电器电阻为рп = 300 Ohm 且继电器电流为I = 5 mA，则线路开始处的电池电压应为多少？

米。 6.

连接图如图所示。 6、当电报开关在发送信号点被按下时，线尾接收点的继电器吸合衔铁K，衔铁K的接点又导通录音机的线圈。输出电压必须补偿线路中的压降、接收继电器和接地母线的瞬态电阻：U = I ∙ rl + I ∙ rр + I ∙ 2 ∙ rр； U = I ∙ (rр + рр + 2 ∙ rр)。

源电压等于电流与电路总电阻的乘积。

导线截面 S = (π ∙ d ^ 2) / 4 = (π ∙ 3.5 ^ 2) / 4 = 9.6 mm2。

线路电阻 rl = ρ ∙ l / S = 0.11 ∙ 20,000 / 9.6 = 229.2 欧姆。

合成电阻 r = 229.2 + 300 + 2 ∙ 50 = 629.2 欧姆。

输出电压 U = I ∙ r = 0.005 ∙ 629.2 = 3.146 V； U≈3.2V。

电流 I = 0.005 A 时线路中的电压降为：Ul = I ∙ rl = 0.005 ∙ 229.2 = 1.146 V。

由于电流值较低 (5 mA)，线路中的电压降相对较低。因此，在接收点必须有一个灵敏的继电器（放大器），它由一个微弱的 5 mA 脉冲打开，并通过其触点打开另一个更强大的继电器。

8. 图 1 电路中灯管的电压有多高？ 28、当： a) 发动机未启动； b) 发动机启动； c) 发动机正在运转。

电机和 20 盏灯连接到 110 V 电源。灯的设计电压为 110 V 和 40 W。电机的启动电流为 Ip = 50 A，其额定电流为 In = 30 A。

引入的铜线截面为 16 mm2，长度为 40 m。

如图。 7和问题的情况，可以看出电机和灯电流导致线路电压下降，因此负载电压将小于110V。

米。 7.

U = 2 ∙ Ul + Ulamp。

因此，灯管上的电压Ulamp = U-2∙Ul。

有必要确定线路在不同电流下的压降：Ul = I ∙ rl。

全线电阻

2 ∙ rl = ρ ∙ (2 ∙ l) / S = 0.0178 ∙ (2 ∙ 40) / 16 = 0.089 欧姆。

通过所有灯管的电流

20 ∙ Ilamp = 20 ∙ 40/110 = 7.27 A。

只开灯（不开电机）时电网压降，

2 ∙ Ul = Ilamp ∙ 2 ∙ rl = 7.27 ∙ 0.089 = 0.65 V。

在这种情况下，灯中的电压为：

Ulamp = U-2 ∙ Ul = 110-0.65 = 109.35 V。

启动引擎时，由于线路中的电压降更大，因此灯会发出更暗的光：

2 ∙ Ul = (Ilamp + Idv) ∙ 2 ∙ rl = (7.27 + 50) ∙ 0.089 = 57.27 ∙ 0.089 = 5.1 V。

启动发动机时灯的最低电压为：

Ulamp = Uc-2，Ul = 110-5.1 = 104.9V。

电机运行时，线路中的电压降小于电机启动时，但大于电机关闭时：

2 ∙ Ul = (Ilamp + Inom) ∙ 2 ∙ rl = (7.27 + 30) ∙ 0.089 = 37.27 ∙ 0.089 = 3.32 V。

发动机正常运行期间灯的电压为：

Ulamp = 110-3.32 = 106.68 V。

即使灯的电压相对于标称电压略有下降也会显着影响照明的亮度。