Перейти к содержанию

Падение напряжения

Слова «на резисторе падает 3 вольта» означают просто напряжение между его выводами, вызванное током. Это понятие нужно, чтобы считать делители, проверять провода питания и искать неисправности мультиметром: где падение есть, а где его быть не должно.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Падение напряжения (voltage drop) — напряжение между выводами элемента цепи, возникающее из-за протекающего через него тока. Для резистора оно равно U = I · R. Kuphaldt объясняет происхождение термина аналогией: напряжение между двумя точками похоже на массу, «падающую» с одной высоты на другую, поэтому его и называют падением (т. I, гл. 1).

Полярность

Падение напряжения всегда относится к двум точкам, и знак у него относительный. Конец резистора, в который втекает условный ток, положительнее того, из которого ток вытекает; Kuphaldt, использующий электронное направление, формулирует то же наоборот — отрицателен конец, куда электроны входят (гл. 2, «Polarity of voltage drops»). Подробнее о двух направлениях — в термине «Направление тока». Полярность падений нужна при обходе контура по закону напряжений Кирхгофа: сумма падений равна напряжению источника.

Провода и контакты

Провод считают идеальным, и падение на нём нулевое при любом токе: с 10 В, 5 Ом и током 2 А падение на отрезке провода нулевого сопротивления — 2 А · 0 Ом = 0 В (Kuphaldt, гл. 2, «Circuit wiring»). У реального провода сопротивление не нулевое, и при большом токе падение на нём заметно — его оценивает калькулятор сечения провода. Чтобы падение на подводящих проводах не портило измерение малых сопротивлений, применяют четырёхпроводную схему.

Поиск неисправностей

Падения напряжения — главный инструмент поиска неисправностей мультиметром:

  • Между точками, которые должны быть общими, падения почти нет. Заметное напряжение там говорит о плохом контакте или обрыве (Kuphaldt, гл. 2).
  • Обрыв в последовательной цепи. Ток прекращается, падений на исправных элементах нет, а на разорванном оказывается всё напряжение источника: в примере Kuphaldt — все 9 В (гл. 5, «Component failure analysis»).
  • Короткое замыкание элемента. Падение на закороченном элементе нулевое, а ток и падения на остальных растут: в том же примере ток вырос с 20 до 60 мА.

Не путать

Падение на диоде в прямом направлении описывает отдельный термин — «Прямое напряжение»; ток, который стабилизатор отдаёт в вывод земли, — термин «Ток вывода земли стабилизатора».

Частые вопросы

Чем падение напряжения отличается от напряжения?

Ничем по сути: это напряжение между выводами элемента, только слово подчёркивает, что оно возникло из-за тока через сопротивление. Kuphaldt объясняет термин аналогией с массой, «падающей» с одной высоты на другую (т. I, гл. 1).

Какая полярность у падения напряжения на резисторе?

Тот конец, в который втекает условный ток, положительнее того, из которого он вытекает. Kuphaldt формулирует то же через электроны: конец, куда электроны входят, отрицателен (т. I, гл. 2, «Polarity of voltage drops»). Полярность важна при обходе контура по закону напряжений Кирхгофа.

Как найти неисправность по падениям напряжения?

Между точками, соединёнными исправным проводом, падения почти нет. Если мультиметр показывает заметное напряжение между точками, которые должны быть общими, — между ними плохой контакт или обрыв (Kuphaldt, т. I, гл. 2, «Circuit wiring»). А на разорванном элементе последовательной цепи оказывается всё напряжение источника (гл. 5).

Источники

  1. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. I — DC, ch. 1 «Basic Concepts of Electricity», CC BY — разд. «Voltage and current»: напряжение всегда задаётся между двумя точками; по аналогии с массой, «падающей» с высоты, напряжение между двумя точками иногда называют падением напряжения; ориентацию «+» и «−» называют полярностью, она тоже относительна
  2. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. I — DC, ch. 2 «Ohm's Law», CC BY — разд. «Circuit wiring»: электрически общие точки, соединённые проводом с нулевым сопротивлением, не имеют падения напряжения между собой при любом токе, это принцип поиска неисправностей; пример 10 В, 5 Ом, 2 А; разд. «Polarity of voltage drops»: полярность падения на резисторе определяется направлением электронного тока — конец, куда электроны входят, отрицателен
  3. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. I — DC, ch. 5 и 6, CC BY — гл. 6, разд. «Voltage divider circuits» и «Kirchhoff's Voltage Law»: падения напряжения на последовательных резисторах; гл. 5, разд. «Component failure analysis»: при закороченном R2 ток растёт с 20 до 60 мА, падение на R2 нулевое; при обрыве R2 ток нулевой, на R1 и R3 падения нет, на R2 — всё напряжение источника 9 В

Нашли ошибку?

Смотрите также