ما هو هبوط الجهد في التيار المستمر؟
هبوط الجهد هو الفقد في الجهد الكهربائي أثناء مرور التيار عبر مقاومة الموصِّل. في أي دائرة تيار مستمر، يمتلك كل سلك قدرًا من المقاومة، ودفع التيار خلاله يستهلك جزءًا بسيطًا من الجهد لا يصل أبدًا إلى الحمل. وقد يؤدي الهبوط المفرط إلى خفوت الإضاءة وتباطؤ المحركات وتعطّل الأجهزة ذات الجهد المنخفض، لذا فإن تقدير هذا الهبوط قبل تمديد الأسلاك أمر ضروري في أنظمة الطاقة الشمسية والسيارات والكرفانات (RV) وبنوك البطاريات.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل تيار الحمل بالأمبير، وطول السلك في اتجاه واحد بالقدم، ومقاومة الموصِّل لكل 1000 قدم (وهي قيمة يمكنك معرفتها حسب مقاس السلك — مثلًا حوالي 1.588 أوم/1000 قدم لسلك نحاسي مقاس 12 AWG)، إضافةً إلى جهد المصدر. تُعطيك الأداة قيمة الجهد المفقود، ونسبة الهبوط المئوية، والجهد الفعلي الواصل إلى الحمل، وإجمالي مقاومة السلك في رحلة الذهاب والإياب.
شرح المعادلة
يخضع الهبوط لقانون أوم:
$$V_{drop} = I \times R$$وبما أن التيار يجب أن ينتقل إلى الحمل ثم يعود، فإن كلا الموصِّلين يُحتسبان، لذا تستخدم المقاومة ضعف الطول في اتجاه واحد \(L\):
$$R = \frac{2L \times \rho}{1000}$$حيث \(I\) = التيار بالأمبير، و\(L\) = الطول في اتجاه واحد بالقدم، و\(\rho\) = المقاومة بالأوم لكل 1000 قدم. أما نسبة الهبوط المئوية فهي \(\frac{V_{drop}}{V_{source}} \times 100\).
مثال محلول
حمل بمقدار 10 أمبير على نظام 12 فولت يمتد عبر 50 قدمًا من سلك نحاسي مقاس 12 AWG (1.588 أوم/1000 قدم):
$$R = \frac{2 \times 50 \times 1.588}{1000} = 0.1588\,\Omega$$$$V_{drop} = 10 \times 0.1588 = 1.588\,\text{V}$$وهذا يعادل هبوطًا يبلغ نحو \(13.23\%\)، ليبقى عند الحمل حوالي \(10.41\,\text{V}\) — وهو أعلى من التوصية الشائعة البالغة 3%، ولذا يُنصح باستخدام سلك بمقاس أكبر (أثقل).
الأسئلة الشائعة
لماذا نضرب الطول في 2؟ لأن التيار يسري في حلقة كاملة، فيضيف كل من موصِّل التغذية وموصِّل العودة مقاومة.
ما هو هبوط الجهد المقبول؟ القاعدة الشائعة هي 3% أو أقل للأحمال الحساسة، و5% كحد أقصى إجمالًا.
هل تصلح هذه الحاسبة للتيار المتردد (AC)؟ تفترض هذه الأداة مقاومة تيار مستمر صرفة. وقد تشمل دوائر التيار المتردد أيضًا المفاعلة (Reactance)، وهي غير محسوبة هنا.
