افت ولتاژ Voltage Drop چیست و چگونه در مدار ایجاد می‌شود ؟

افت ولتاژ Voltage Drop چیست و چگونه در مدار ایجاد می‌شود ؟ ، برای آنکه بار الکتریکی بتواند برخلاف نیروی مخالف مقاومت در یک مدار حرکت کند، باید انرژی صرف شود. به همین دلیل، هرگاه بین دو نقطه از یک مدار مقاومت الکتریکی وجود داشته باشد، اختلاف پتانسیل یا همان افت ولتاژ (Voltage Drop) در میان آن دو نقطه ایجاد می‌شود.

نکته مهم این است که در یک مدار ساده، مقدار جریان الکتریکی (یعنی میزان بار الکتریکی که در هر ثانیه از یک نقطه عبور می‌کند) در تمام قسمت‌های مدار یکسان است، اما ولتاژ یا انرژی پتانسیل موجود به ازای هر واحد بار می‌تواند در نقاط مختلف مدار تفاوت قابل توجهی داشته باشد.

به مدار بالا توجه کنید. اگر چهار نقطه مختلف مدار را با اعداد 1، 2، 3 و 4 مشخص کنیم، مشاهده خواهیم کرد که مقدار جریانی که از سیم بین نقاط 1 و 2 عبور می‌کند، دقیقاً برابر با جریانی است که از لامپ، یعنی بین نقاط 2 و 3، عبور می‌کند. همین مقدار جریان نیز از سیم بین نقاط 3 و 4 و همچنین از باتری، یعنی بین نقاط 1 و 4، عبور می‌کند.

به عبارت دیگر، در یک مدار سری ساده، هیچ بخشی از مدار جریان بیشتری یا کمتری نسبت به بخش‌های دیگر ندارد و تمام بارهای الکتریکی با یک نرخ ثابت در سراسر مدار حرکت می‌کنند.

با این حال، مقدار ولتاژ بین هر دو نقطه از مدار به میزان مقاومت الکتریکی موجود در مسیر بین آن دو نقطه بستگی دارد. از آنجا که جریان در تمام قسمت‌های این مدار یکسان است، هرچه مقاومت یک بخش بیشتر باشد، افت ولتاژ در همان قسمت نیز بیشتر خواهد بود.

برای مثال، در یک مدار معمولی که شامل یک باتری، سیم و لامپ است، مقاومت رشته داخلی لامپ بسیار بیشتر از مقاومت سیم‌های اتصال است. بنابراین انتظار داریم:

• بین نقاط 2 و 3 (دو سر لامپ) افت ولتاژ قابل توجهی وجود داشته باشد.
• بین نقاط 1 و 2 و همچنین بین نقاط 3 و 4، به دلیل مقاومت بسیار کم سیم‌ها، افت ولتاژ ناچیز یا تقریباً صفر باشد.
• ولتاژ بین نقاط 1 و 4 برابر با ولتاژ کامل باتری است که تنها اندکی بیشتر از ولتاژ دو سر لامپ خواهد بود؛ زیرا مقدار بسیار کمی از ولتاژ نیز روی سیم‌های مدار افت می‌کند.

برای درک بهتر این موضوع، می‌توان از یک مثال مکانیکی شامل جریان آب استفاده کرد.

فرض کنید آب از نقطه 2 به نقطه 3 وارد یک چرخ آبی می‌شود. در این قسمت، آب بخشی از انرژی خود را به چرخ منتقل می‌کند؛ بنابراین بین دو طرف چرخ آبی اختلاف فشار وجود دارد. این اختلاف فشار نشان‌دهنده مقاومتی است که چرخ در برابر حرکت آب ایجاد می‌کند.

اما در مسیرهای بین نقاط 1 و 2 یا 3 و 4، آب تقریباً بدون هیچ مانعی در لوله‌ها و مخازن جریان دارد. از آنجا که مقاومت بسیار ناچیز است، اختلاف فشار نیز بسیار کم یا تقریباً صفر خواهد بود.

با وجود این، سرعت جریان آب در تمام قسمت‌های این سیستم پیوسته یکسان باقی می‌ماند؛ چه در داخل پمپ، چه هنگام عبور از چرخ آبی و چه در تمام لوله‌های مسیر. البته این موضوع زمانی برقرار است که سطح آب در مخزن‌ها ثابت باشد.

رفتار یک مدار الکتریکی ساده نیز دقیقاً به همین شکل است. جریان الکتریکی در تمام نقاط مدار مقدار ثابتی دارد، اما ولتاژ بین نقاط مختلف بسته به میزان مقاومت موجود در مسیر می‌تواند متفاوت باشد.

سؤالات متداول

مرور مطالب

• عبور جریان الکتریکی از مقاومت باعث ایجاد افت ولتاژ می‌شود.
• در یک مدار سری ساده، مقدار جریان در تمام نقاط مدار یکسان است.
• مقدار افت ولتاژ هر بخش متناسب با مقاومت همان بخش است.
• سیم‌های اتصال به دلیل مقاومت بسیار کم، افت ولتاژ ناچیزی دارند.
• بیشترین افت ولتاژ معمولاً در قطعه‌ای رخ می‌دهد که بیشترین مقاومت را دارد؛ مانند لامپ یا مقاومت الکتریکی.
• ولتاژ باتری برابر مجموع افت ولتاژهای تمام اجزای مدار است.

اگر این مقاله افت ولتاژ Voltage Drop چیست و چگونه در مدار ایجاد می‌شود ؟ ، برای شما مفید بود، آن را با دوستان خود به اشتراک بگذارید و برای مشاهده آموزش‌های بیشتر به سایت ما سر بزنید.