¿Cómo calculo la caída de voltaje sobre los cables dado un voltaje de suministro y una corriente? ¿Cómo anticipo la caída de voltaje para que la carga final tenga el voltaje de suministro correcto?

¿Cuál será la pérdida de energía?

¿Qué sucede si no conozco la resistencia del cable sino el AWG ( American Wire Gauge ) y la longitud?

Caída de voltaje

Tienes que ver un cable como otra resistencia colocada en serie. En lugar de esto, una carga de resistencia conectada a una fuente de alimentación con voltaje V ...$\text{R}_{\text{load}}$$\text{V}$

Debería verlo así, una carga de resistencia conectada a través de dos cables con cable de resistencia R a una fuente de alimentación con voltaje V :$\text{R}_{\text{load}}$$\text{R}_{\text{wire}}$$\text{V}$

Ahora podemos usar donde V representa voltaje, I para corriente y R para resistencia.$\text{V} = \text{I}\cdot{}\text{R}$$\text{V}$$\text{I}$$\text{R}$

Un ejemplo

Supongamos que la tensión aplicada al circuito es . Carga$5\text{V}$$\text{R}_{\text{load}}$ es igual a y la resistencia del cable R es de 2.5 Ω (si no conoce la resistencia del cable, consulte más abajo en "Cálculo de la resistencia de un cable"). Al principio, calculamos la corriente a través del circuito usando I = $250\Omega$$\text{R}_{\text{wire}}$$2.5\Omega$ :I=$\text{I}=\dfrac{\text{V}}{\text{R}}$$\text{I}=\dfrac{5}{250+2\cdot2.5}=\dfrac{5}{255}=0.01961\text{A}=19.61\text{mA}$

Ahora, queremos saber cuál es la caída de voltaje sobre un cable utilizando : V = 0.01961 ⋅ 2.5 = 0.049025 V = 49.025 $\text{V}=\text{I}\cdot{}\text{R}$$\text{V}=0.01961\cdot2.5=0.049025V=49.025\text{mV}$

También podemos calcular el voltaje sobre la carga de la misma manera: V = 0.01961 ⋅ 250 = 4.9025 $\text{R}_{\text{load}}$$\text{V}=0.01961\cdot250=4.9025\text{V}$

Anticipando la pérdida de voltaje

¿Qué pasa si realmente necesitamos un voltaje de sobre $5\text{V}$? Vamos a tener que cambiar la tensiónVde la fuente de alimentación de modo que la tensión sobre R de carga llegará a ser5V.$\text{R}_{\text{load}}$$\text{V}$$\text{R}_{\text{load}}$$5\text{V}$

Al principio calculamos la corriente a través de R : I load = V $\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}$

Como estamos hablando de resistencias en serie, la corriente es la misma en todo el circuito. Por lo tanto, la corriente de la fuente de alimentación tiene que dar, , es igual que la carga . Ya conocemos la resistencia total del circuito: $\text{I}$$\text{I}_{\text{load}}$ . Ahora podemos calcular el suministro de voltaje necesario usando V = I $\text{R} = 250 + 2\cdot2.5 = 255\Omega$ : V = 0.02 ⋅ 255 = 5.1 $\text{V}=\text{I}\cdot{}\text{R}$$\text{V}=0.02\cdot255=5.1\text{V}$

Pérdida de potencia

¿Qué pasa si queremos saber cuánta energía se pierde en los cables? Básicamente, usamos $\text{P}=\text{V}\cdot{}\text{I}$ , donde significa potencia, V para voltaje e I para corriente.$\text{P}$$\text{V}$$\text{I}$

Entonces, lo único que tenemos que hacer es completar los valores correctos en la fórmula.

Un ejemplo

Nuevamente usamos la fuente de alimentación de con una carga de 250 Ω R y dos cables de 2.5 $5\text{V}$$250\Omega$ $\text{R}_{\text{load}}$$2.5\Omega$ cada uno. La caída de tensión en una sola pieza de alambre está, como se calculó anteriormente, . La corriente a través del circuito era 0,01961 A .$0.049025\text{V}$$0.01961\text{A}$

Ahora podemos calcular la pérdida de potencia en un cable: cable$\text{P}_{\text{wire}} = 0.049025\cdot0.01961 = 0.00096138\text{W} = 0.96138\text{mW}$

Calcular la resistencia de un cable

En muchos casos, sabremos la longitud de un cable el AWG ( American Wire Gauge ) del cable, pero no la resistencia. Sin embargo, es fácil calcular la resistencia.$l$

Wikipedia tiene una lista de especificaciones de AWG disponibles aquí , que incluye la resistencia por metro en ohmios por kilómetro o miliOhms por metro. También lo tienen por kilofeet o pies.

$\text{R}_{\text{wire}}$

Un ejemplo

Tenemos $500\text{m}$

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