电压下降

您必须将电线视为串联放置的另一个电阻器。取而代之的是一个电阻 \$\text{R}_{\text{load}}\$ 连接到电压为 \$\text{V}\$... 的电源。

你应该看到它，一个电阻 \$\text{R}_{\text{load}}\$通过两根带有电阻 \$\text{R}_{\text{wire}}\$的导线连接到电压为 \$\text{V}\$ 的电源：

现在我们可以使用 \$\text{V} = \text{I}\cdot{}\text{R}\$ 其中 \$\text{V}\$ 代表电压，\$\text{I}\ $ 代表电流，\$\text{R}\$ 代表电阻。

一个例子

假设施加在电路上的电压为 \$5\text{V}\$。\$\text{R}_{\text{load}}\$ 等于 \$250\Omega\$ 并且电阻 \$\text{R}_{\text{wire}}\$ 是 \$2.5\Omega\ $（如果您不知道电线的电阻，请参见下文“计算电线的电阻”）。首先，我们使用 \$\text{I}=\dfrac{\text{V}}{\text{R}}\$ 计算通过电路的电流： \$\text{I}=\dfrac{5 }{250+2\cdot2.5}=\dfrac{5}{255}=0.01961\text{A}=19.61\text{mA}\$

现在，我们想知道一根电线上的电压降是多少使用 \$\text{V}=\text{I}\cdot{}\text{R}\$: \$\text{V}= 0.01961\cdot2.5=0.049025V=49.025\text{mV}\$

我们也可以用同样的方法计算 \$\text{R}_{\text{load}}\$ 上的电压： \$\text{V}=0.01961\cdot250=4.9025\text{V}\$

预测电压损失

如果我们真的需要 \$\text{R}_{\text{load}}\$ 上的 \$5\text{V}\$ 电压怎么办？我们将不得不改变电源的电压 \$\text{V}\$ 以使 \$\text{R}_{\text{load}}\$ 上的电压变为 \$5\text{V }\$。

首先我们通过 \$\text{R}_{\text{load}}\$ 计算电流： \$\text{I}_{\text{load}} = \dfrac{\text{V}_ {\text{load}}}{\text{R}_{\text{load}}} = \dfrac{5}{250} = 0.02\text{A} = 20\text{mA}\$

由于我们谈论的是串联电阻，因此整个电路中的电流是相同的。因此，电源必须提供的电流 \$\text{I}\$ 等于 \$\text{I}_{\text{load}}\$。我们已经知道电路的总电阻：\$\text{R} = 250 + 2\cdot2.5 = 255\Omega\$。我们现在可以使用 \$\text{V}=\text{I}\cdot{}\text{R}\$ 计算所需的电压供应： \$\text{V}=0.02\cdot255=5.1\text{ V}\$

电力流失

如果我们想知道电线中损失了多少功率怎么办？基本上，我们使用 \$\text{P}=\text{V}\cdot{}\text{I}\$，其中 \$\text{P}\$ 代表幂，\$\text{V} \$ 表示电压，\$\text{I}\$ 表示电流。

所以我们唯一要做的就是在公式中填写正确的值。

一个例子

我们再次使用 \$5\text{V}\$ 电源和 \$250\Omega\$ \$\text{R}_{\text{load}}\$ 和两根 \$2.5\Omega\$ 的电线每个。如上计算，一根导线上的电压降为\$0.049025\text{V}\$。通过电路的电流为\$0.01961\text{A}\$。

我们现在可以计算一根线的功率损耗： \$\text{P}_{\text{wire}} = 0.049025\cdot0.01961 = 0.00096138\text{W} = 0.96138\text{mW}\$

计算导线的电阻

在许多情况下，我们会知道电线的长度 \$l\$ 和电线的 AWG（美国线规），但不知道电阻。不过计算阻力很容易。

维基百科在此处提供了 AWG 规格列表，其中包括每米电阻，单位为欧姆/公里或毫欧姆/米。他们也有它每千英尺或英尺。

我们可以通过将电线的长度乘以每米的电阻来计算电线的电阻 \$\text{R}_{\text{wire}}\$。

一个例子

我们有 \$500\text{m}\$ 的 20AWG 电线。总阻力是多少？

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