ما هو هبوط الجهد؟
هبوط الجهد هو الانخفاض في قيمة الفولت على طول الكابل نتيجة المقاومة الكهربائية للموصل. فعندما يمر التيار عبر السلك، يُفقد جزء من الطاقة على شكل حرارة، ممّا يجعل الجهد المتاح عند طرف الحمل أقل منه عند المصدر. وقد يؤدي الهبوط المفرط في الجهد إلى ضعف الإضاءة، وارتفاع حرارة المحركات، وخلل في عمل الأجهزة. تعتمد هذه الحاسبة الوحدات المترية وتصلح للاستخدام في مختلف الدول؛ وتوصي العديد من الأكواد الكهربائية بإبقاء الهبوط دون 3–5٪ من الجهد الاسمي.
كيفية الاستخدام
اختر مادة الموصل (نحاس أو ألمنيوم) ونوع الدائرة (طور واحد أو ثلاثة أطوار). ثم أدخل تيار الحمل بالأمبير، وطول المسار باتجاه واحد بالأمتار، ومساحة المقطع العرضي للموصل بالمليمتر المربع، وجهد المصدر. تعرض لك الأداة قيمة هبوط الجهد المطلق، ونسبته المئوية، والجهد الناتج عند طرف الحمل.
شرح المعادلة
نستخدم صيغة المقاومية النوعية: $$V_{drop} = \dfrac{k \cdot \rho \cdot L \cdot I}{A}$$ هنا تمثّل \(\rho\) (رو) المقاومية النوعية — وتبلغ نحو \(0.0172\ \Omega\cdot\text{mm}^2/\text{m}\) للنحاس و\(0.0282\ \Omega\cdot\text{mm}^2/\text{m}\) للألمنيوم عند درجة حرارة 20°م. أمّا المعامل k فيراعي طبيعة الدائرة: قيمته 2 في دائرة الطور الواحد (إذ يقطع التيار المسار ذهابًا وإيابًا فيتضاعف طول الموصل)، و\(\sqrt{3}\) (≈1.732) في حساب الخط مقابل الخط لدائرة ثلاثية الأطوار متوازنة.
مثال محلول
كابل نحاسي يحمل تيارًا قدره 20 أمبير عبر مسار طوله 30 مترًا باتجاه واحد، بموصل مساحته 4 mm²، على مصدر طور واحد جهده 230 فولت. $$V_{drop} = \frac{2 \times 0.0172 \times 30 \times 20}{4} = 5.16 \text{ فولت}$$ وهذا يعادل $$\frac{5.16}{230} \times 100 = 2.24\%$$ فيتبقى 224.84 فولت عند الحمل — وهي ضمن الحد النموذجي البالغ 5٪.
الأسئلة الشائعة
لماذا نضرب الطول في 2؟ لأنّ التيار يجب أن يسري إلى الحمل ثم يعود منه، فيصبح الطول الفعلي للموصل في دائرة الطور الواحد ضعف طول المسار باتجاه واحد.
النحاس أم الألمنيوم؟ الألمنيوم أعلى مقاومية، لذا يسبّب هبوطًا أكبر في الجهد عند المقطع نفسه، وغالبًا ما تحتاج معه إلى مقطع عرضي أكبر.
هل تؤثّر درجة الحرارة؟ نعم — ترتفع المقاومية بارتفاع درجة الحرارة. تعتمد هذه الأداة القيم القياسية عند 20°م، لذا فإنّ الموصلات الساخنة تسبّب هبوطًا أكبر قليلًا.
