Кіріспе
Электрлік ток ағыны бойынша электр потенциалының төмендеуі. Электроникада кернеудің төмендеуі – бұл электр тогының тізбекте ағып өту жолындағы электр потенциалының төмендеуі. Ток көзінің ішкі кедергісінде, өткізгіштерде, контактілерде және жалғағыштардағы кернеудің төмендеуі немесе кернеудің жоғалуы тиімсіз, себебі берілген энергияның бір бөлігі ысырапқа кетеді. Жүктемедегі кернеудің төмендеуі сол жүктемеде энергияның басқа пайдалы түріне айналдырылатын қуатқа пропорционалды. Мысалы, электр жылытқышының кедергісі он омға тең болуы мүмкін, ал оны қуатпен жабдықтаушы сымдардың кедергісі 0,2 омды құрауы мүмкін, бұл жалпы тізбек кедергісінің шамамен 2% -ы. Бұл берілген кернеудің шамамен 2% сымдарда жоғалып кеткенін білдіреді. Шамадан тыс кернеудің төмендеуі жылытқыштың қанағаттанарлықсыз жұмыс істеуіне және сымдар мен қосылымдардың қызып кетуіне әкелуі мүмкін. Ұлттық және жергілікті электр ережелері электр жабдықтарының тиімді жұмыс істеуін және дұрыс пайдаланылуын қамтамасыз ету үшін электр сымдарындағы рұқсат етілген ең жоғары кернеудің төмендеуіне қатысты талаптарды белгілеуі мүмкін. Кернеудің ең жоғары рұқсат етілген төмендеуі елдер арасында әртүрлі болуы мүмкін. Электрондық құрылымдамада және қуат беруде кернеудің төмендеуінің әсерін азайту үшін әртүрлі техникалар қолданылады. Кернеудің төмендеуін азайтудың ең оңай жолы – ток көзі мен жүктеме арасындағы өткізгіштің диаметрін арттыру, бұл жалпы кедергіні төмендетеді. Электр энергиясын тарату жүйелерінде, белгілі бір мөлшердегі қуат жоғары кернеу қолданылғанда, кернеудің аз жоғалуымен берілуі мүмкін. Күрделірек техникалар шамадан тыс кернеудің төмендеуін өтеу үшін белсенді элементтерді пайдаланады.
In electronics, voltage drop is the decrease of electric potential along the path of a current flowing in a circuit. Voltage drops in the internal resistance of the source, across conductors, across contacts, and across connectors are undesirable because some of the energy supplied is dissipated. The voltage drop across the load is proportional to the power available to be converted in that load to some other useful form of energy. For example, an electric space heater may have a resistance of ten ohms, and the wires that supply it may have a resistance of 0.2 ohms, about 2% of the total circuit resistance. This means that approximately 2% of the supplied voltage is lost in the wire itself. An excessive voltage drop may result in the unsatisfactory performance of a space heater and overheating of the wires and connections. National and local electrical codes may set guidelines for the maximum voltage drop allowed in electrical wiring to ensure efficiency of distribution and proper operation of electrical equipment. The maximum permitted voltage drop varies from one country to another. In electronic design and power transmission, various techniques are employed to compensate for the effect of voltage drop on long circuits or where voltage levels must be accurately maintained. The simplest way to reduce voltage drop is to increase the diameter of the conductor between the source and the load, which lowers the overall resistance. In power distribution systems, a given amount of power can be transmitted with less voltage drop if a higher voltage is used. More sophisticated techniques use active elements to compensate for excessive voltage drop.
Қиындыққа қарсы тұрақты кернеудің төмендеуі
Ом заңы ток кернеуінің төмендеуін ток күшін кедергіге көбейту арқылы анықтауға мүмкіндік береді: V = I R. Сондай-ақ, Кирхгофтың схемалық заңдарында кез келген тұрақты ток схемасында схеманың әрбір элементіндегі кернеудің төмендеуінің қосындысы, қуат көзінің кернеуіне тең болады. Тікелей ток көзінен, 67 омдық, 100 омдық және 470 омдық үш кедергіден және тізбектей жалғанған шамнан тұратын тікелей ток схемасын қарастырайық. Тікелей ток көзі, өткізгіштер (сымдар), кедергілер және шам (жүктеме) – барлығының кедергісі бар; барлығы белгілі бір дәрежеде берілген энергияны қолданады және ысырап етеді. Олардың физикалық сипаттамалары қанша энергия қолданылатынын анықтайды. Мысалы, өткізгіштің кедергісі өткізгіштің ұзындығына, көлденең қимасының ауданына, материалдың түріне және температурасына байланысты. Егер тікелей ток көзі мен бірінші кедергі (67 ом) арасындағы кернеу өлшенсе, бірінші кедергідегі кернеу потенциалы тоғыз вольттан сәл кем болады. Ток тікелей ток көзінен өткізгіш (сым) арқылы бірінші кедергіге өтеді; осы кезде, өткізгіштің кедергісіне байланысты берілген энергияның бір бөлігі "жоғалады" (жүктемеге қолжетімді емес). Кернеудің төмендеуі схеманың қуат беру және қайтару сымдарында да болады. Егер әрбір кедергідегі кернеудің төмендеуі өлшенсе, нәтиже маңызды сан болады. Бұл кедергінің қолданған энергиясын көрсетеді. Кедергі неғұрлым үлкен болса, соғұрлым көп энергия қолданылады және кедергідегі кернеудің төмендеуі де соғұрлым үлкен болады.
Реактивті ауыспалы ток кернеуінің төмендеуі
Кезекті ток кернеулері ток ағынына қарсылықтың тағы бір түрін – реактивті кедергіні де қамтиды. Кедергі мен реактивті кедергінің қосындысы импеданс деп аталады. Электр импедансы әдетте Z әрпімен белгіленеді және белгілі бір жиілікте оммамен өлшенеді. Электр импедансы – электр кедергісі, сыйымдық реактивті кедергісі және индуктивтік реактивті кедергісінің векторлық қосындысы болып есептеледі. Кезектес ток тізбегіндегі импеданс мөлшері, оның жиілігіне және электр өткізгіштері мен электр оқшауланған элементтердің (соның ішінде айналасындағы элементтердің) магниттік өткізгіштігіне байланысты, ал бұл элементтердің өлшемі мен арақашықтығына сәйкес өзгереді. Тұрақты ток тізбегі үшін Ом заңына ұқсас, электр импедансын 1=E = I Z формуласы арқылы өрнектеуге болады. Демек, кезектес ток тізбегіндегі кернеудің түсуі – ток пен тізбектің импедансының көбейтіндісіне тең.
Диодтың кернеуінің төмендеуі
Диодтар мен транзисторлардағы P-n тораптары тікелей қосылғанда ерекше кернеудің төмендеуі байқалады (мәндер тізімін қараңыз). Бұл энергия фотондар арқылы жұмсалады, ал жарықдиодтарда фотондар шығарылып, көзбен көрінеді.