Ce este o cădere de tensiune într-un circuit electric?
În această întrebare frecventă de inginerie, vom oferi o scurtă explicație conceptuală a căderilor de tensiune și vom discuta despre polaritatea tensiunilor căzute pe rezistențe, condensatoare și inductoare.
Tensiune, lucru și flux de curent
O baterie convertește energia chimică în energie electrică, producând o tensiune – adică o diferență de potențial electric – între cele două terminale ale sale. Un rezistor este o componentă care creează o anumită cantitate de rezistență la curentul electric. Atunci când conectăm cele două terminale ale unui rezistor la cele două terminale ale unei baterii, purtătorii de sarcină se deplasează prin circuit, iar noi numim acest lucru curent electric.
Tensiunea transmite capacitatea de a efectua lucrul de a muta sarcina dintr-un punct în altul. O baterie de 5 V, de exemplu, poate efectua 5 jouli de muncă pe coulomb de sarcină. Atunci când curentul trece printr-un rezistor, putem măsura cantitatea de muncă (pe unitate de sarcină) necesară pentru a menține curentul circulând prin rezistor.
Aceasta este esența căderii de tensiune: o baterie (sau o sursă de tensiune) furnizează energie pentru a face munca de a deplasa sarcina. Atunci când circulă curentul, componentele, cum ar fi rezistențele, consumă energie, iar cantitatea de muncă pe unitate de sarcină asociată cu curentul care circulă printr-o anumită componentă este căderea de tensiune a componentei.
Tensiunea căzută de o componentă reprezintă o parte din tensiunea generată de baterie. Cu alte cuvinte, munca efectuată de baterie este împărțită între componentele din circuit.
Potem recunoaște intuitiv faptul că conducerea unei anumite cantități de curent prin mai multă rezistență va necesita mai multă muncă. Astfel, dacă două rezistențe sunt în serie (ceea ce înseamnă că au același flux de curent), rezistența cu mai multă rezistență are o cădere de tensiune mai mare. Aceasta este baza funcționării circuitului divizor de tensiune.
Polaritatea căderilor de tensiune
Un rezistor funcționează întotdeauna ca o sarcină – adică, ca o componentă care consumă energie. Dacă adoptăm modelul convențional al fluxului de curent, în care curentul trece de la o tensiune mai mare la o tensiune mai mică, căderea de tensiune pe o rezistență este pozitivă acolo unde curentul intră în rezistență și negativă acolo unde curentul iese din rezistență:
Un model de flux de curent care descrie modul în care o cădere de tensiune este pozitivă acolo unde curentul intră într-o rezistență și negativă acolo unde iese.
Această polaritate se „opune” tensiunii sursei: dacă am conecta o baterie cu aceeași orientare a polarității, aceasta ar conduce curentul în direcția opusă (sau ar contracara tensiunea sursei, în funcție de cum gândiți).
Capacitoarele și inductorii stochează energie și, în consecință, pot funcționa fie ca o sarcină, fie ca o sursă. Atunci când acționează ca sarcini, au aceeași polaritate a căderii de tensiune ca și un rezistor.
iv 
Când acționează ca sarcini, condensatorii și inductorii au aceeași polaritate a căderii de tensiune ca și un rezistor.
Polaritatea căderii de tensiune a unui condensator nu se schimbă atunci când începe să se descarce. Chiar dacă acționează ca o sursă, acesta produce un curent a cărui direcție este opusă celei a curentului de încărcare.
În schimb, atunci când un inductor se descarcă, acesta încearcă să mențină fluxul de curent. Astfel, polaritatea căderii de tensiune a inductorului se schimbă, deoarece acesta generează un curent al cărui sens este același cu cel al curentului de încărcare produs de sursă.
.