Opisani priključak trošila možemo razmatrati kao serijski spoj dvaju otpornika (otpor voda $R_{\text{V}}$ i otpor trošila $R$). Ovisno o odnosu otpora $R_{\text{V}}$ i $R$ dolazi do smanjenja napona i snage na trošilu prema slučaju kada bi isto trošilo spojili direktno na napon $U$. Pogledajmo to malo detaljnije. Prema Ohmovom zakonu struja u krugu će biti ${I}={U \over {{R}+{R_{\text{V}}}}}$ pa je napon na otporniku $R_{\text{V}}$ jednak ${U_{\text{V}}}={I \cdot {R_{\text{V}}}}={U \cdot {R_{\text{V}} \over {R+R_{\text{V}}}}}$. Napon na trošilu je stoga manji od napona na početku voda: ${U_{\text{R}}}={U - U_{\text{V}}}$. Ovo smanjenje napona $(\Delta U)$ nazivamo pad napona na vodu. Spomenimo da zato često napon na bilo kojem otporniku nazivamo pad napona na otporniku.

Pad napona na vodu možemo izraziti u postotku napona $U$ (na početku voda). Vratimo se na gornji izraz za izračun napona $U_{\text{V}}$ i pogledajmo dva slučaja:

1. ako je $R=R_{\text{V}}$ dobivamo da je pad napona $U_{\text{V}}=0.5 \cdot U$, tj. $50 \%$ napona gubimo na vodu;
2. a kad je $R=9 \cdot R_{\text{V}}$ tada se gubitak napona smanji na $10 \%$ napona $U$!

Dio energije koju daje izvor potroši se u vodu. Struja je jednaka kroz $R$ i $R_{\text{V}}$ (serijski spoj!). Korisna energija je ona koju dobiva trošilo. Energija koja se utroši na vodu je gubitak. Odnos korisne energije (one na trošilu) i ukupne (one koju daje izvor) nazivamo korisnost $(\eta)$. Sjetimo se da je energija snaga puta vrijeme pa prema tome razmatranje o energiji možemo zamijeniti sa snagom: $P_{\text{k}}=I^2 \cdot R$ (korisna snaga) i $P_{\text{g}}=I^2 \cdot R_{\text{V}}$ (snaga gubitaka). Prema tome je korisnost: $\eta={P_{\text{k}} \over {P_{\text{k}} + P_{\text{g}}}}={R \over {R_{\text{V}} + R}}$. Npr.ako je $R=R_{\text{V}}$ korisnost je $0.5$ što znači da se $50\%$ predane energije gubi pri prijenosu. Očito je da će korisnost biti to veća što je otpor $R$ veći u odnosu na $R_{\text{V}}$.

U tehničkoj praksi se često za dozvoljen pad napona na vodu uzima vrijednost od $\Delta U = 3 \%$, a za najveću dozvoljenu gustoću struje $J={I \over S}=6 \, {\text{A} \over {\text{mm}^2}}$. Prema tim vrijednostima se odabire presjek i vrsta vodiča.

ZADATAK:

• smanjenje napona $\Delta U$ i napon $U_{\text{R}}$ i snagu $P$ na trošilu $R$
• ukupnu snagu $P_{\text{uk}}$, smanjenje snage $\Delta P$ i snagu gubitaka u vodu $P_{\text{g}}$
• otpor voda $R_{\text{V}}$
• iznos ukupne struje $I$ te gustoću struje u vodu $J$
• korisnost prijenosa energije $\eta$

Ulazni parametri (zadajte ih sami ili klikom na ):

$U=$ 220225230235240 $\text{V}$ materijal: bakaraluminijželjezo $S=$ 0.7511.52.54610162025 $\text{mm}^2$ $l=$  $\text{m}$ $R=$  $\Omega$

Nakon rješavanja zadatka provjerite da li ste dobili točne rezultate klikom na , a ako zapnete zatražite .

Napomene:

Usporedite ovaj slučaj s priključkom trošila na realni izvor, tj. izvor koji se sastoji od serijskog spoja idealnog izvora i unutarnjeg otpora izvora $R_\text{i}$ (koji ovdje zamjenjuje otpor $R_\text{V}$).

A za složeniji slučaj pada napona za dva razmaknuta trošila kliknite ovdje!