Warunek "spadek napięcia nie przekroczy 1%" trzeba przeliczyć na wartość bezwzględną. Dla napięcia 360 V dopuszczalny spadek wynosi:
ΔUmax=1%·360 V=3,6 V.
Następnie liczymy prąd roboczy z zależności mocy w obwodzie DC (upraszczając: pomijamy straty i przyjmujemy P≈U·I):
I≈P/U=3000 W / 360 V ≈ 8,33 A.
Skoro ΔU=I·R, to maksymalna dopuszczalna rezystancja całego toru prądowego wynosi:
Rmax=ΔUmax/I≈3,6 V / 8,33 A ≈ 0,432 Ω.
Rezystancja przewodów zależy od materiału, długości i przekroju (R=ρ·l/S). Miedź ma niższą rezystywność niż aluminium, więc przy tym samym przekroju i długości daje mniejszą rezystancję, a więc mniejszy spadek napięcia. Dlatego odpowiedź "Przewody miedziane 4 mm2" jest poprawna: zapewnia najniższą rezystancję spośród podanych opcji i typowo pozwala utrzymać spadek poniżej 1% dla takich parametrów.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?
- "Przewody miedziane 1,5 mm2" – mniejszy przekrój oznacza większą rezystancję (R rośnie odwrotnie proporcjonalnie do S), więc spadek napięcia rośnie i łatwiej przekroczyć 1%.
- "Przewody aluminiowe 4 mm2" – mimo takiego samego przekroju jak w poprawnej odpowiedzi, aluminium ma wyższą rezystywność niż miedź, więc rezystancja i spadek napięcia będą większe.
- "Przewody aluminiowe 2,5 mm2" – łączy dwa niekorzystne czynniki: większą rezystywność materiału i mniejszy przekrój, co szczególnie zwiększa spadek napięcia.
W praktyce egzaminacyjnej kluczowe jest też zwrócenie uwagi, jak rozumiana jest "całkowita długość przewodów" (czy obejmuje drogę "tam i z powrotem"). To założenie wpływa na wynik, ale przy doborze z podanych opcji i restrykcyjnym limicie 1% przewód miedziany 4 mm2 pozostaje najbezpieczniejszym wyborem.
