Zasada "stałego spadku napięcia" oznacza, że przy projektowaniu zasilania chcemy utrzymać taki sam dopuszczalny spadek napięcia ΔU na przewodzie zasilającym (między źródłem a odbiornikiem), mimo zmiany długości trasy kablowej.
W ujęciu rezystancyjnym spadek napięcia na przewodzie opisuje zależność:
ΔU = I · R
gdzie I to prąd obciążenia, a R to rezystancja przewodu. Jeżeli prąd obciążenia pozostaje taki sam (typowe założenie w tym rodzaju pytania), to aby ΔU się nie zwiększył, rezystancja R przewodu nie może wzrosnąć.
Rezystancja jednorodnego przewodu zależy od jego geometrii:
R ∝ l / S
czyli jest wprost proporcjonalna do długości l i odwrotnie proporcjonalna do pola przekroju S.
- Gdy odległość (długość przewodu) rośnie 2 razy, rezystancja ma tendencję wzrosnąć 2 razy.
- Aby skompensować ten wzrost i utrzymać stały spadek napięcia, trzeba zwiększyć pole przekroju tak, by R wróciło do poprzedniego poziomu.
Z zależności R ∝ l/S wynika więc, że przy podwojeniu l należy również podwoić S. Dlatego poprawna jest odpowiedź: "dwa razy większym polu przekroju."
Pozostałe odpowiedzi są błędne, bo:
- "dwa razy mniejszym polu przekroju." – zmniejszenie S zwiększa rezystancję, więc spadek napięcia byłby większy niż wcześniej.
- "cztery razy większym polu przekroju." – dawałoby mniejszy spadek napięcia niż wymagany w warunku "stałego" ΔU; to przewymiarowanie względem samego kryterium spadku napięcia.
- "cztery razy mniejszym polu przekroju." – drastycznie zwiększa rezystancję, co zwykle prowadzi do niedopuszczalnych spadków napięcia i problemów z pracą odbiornika.
W praktyce (np. w zasilaniu 24 V DC w automatyce) ten mechanizm jest szczególnie istotny, bo nawet niewielki spadek napięcia może powodować błędy czujników, reset sterowników lub niewłaściwą pracę cewek i przekaźników.
