A queda de energia, ou a perda de energia em um cabo, depende do comprimento do cabo, do tamanho do cabo e da corrente através do cabo. Cabos maiores têm menos resistência e, portanto, podem transmitir mais potência sem grandes perdas. As perdas em cabos menores permanecem baixas se a quantidade de energia transmitida for pequena ou se o cabo não for muito longo. Os engenheiros têm que projetar o sistema de energia para que a perda de energia nos cabos seja aceitável para o comprimento do cabo necessário para fornecer a carga.

Noções básicas

Os cabos elétricos têm uma resistência por pé e quanto mais longo o cabo, maior a resistência. Quando a corrente flui através do cabo, a corrente que flui através da resistência resulta em uma queda de tensão de acordo com a lei de Ohm, voltagem = corrente x resistência. Potência em watts é voltagem x corrente. Uma determinada corrente e resistência do cabo define a queda de tensão aplicável. Se for 10 volts para uma corrente de 10 A, a potência perdida no cabo será de 100 watts.

Tamanho do cabo

Os cabos maiores têm menos resistência por pé do que os cabos menores. A fiação doméstica típica é AWG 12 ou 14 com resistências de 1,6 e 2,5 ohms por 1000 pés. Para uma residência típica, um cabo pode ter até 50 pés. As resistências correspondentes para esses tamanhos de cabos comuns são de 0,08 e 0,13 ohms. O cabo maior tem uma resistência 36% menor que o cabo menor e perderá 36% menos energia. Para cabos mais longos, como conexões externas, o cabo de calibre AWG 10 com uma resistência de 1 ohm por 1000 pés terá uma queda de energia 60% menor do que o cabo de calibre 14.

Tensão

Enquanto a resistência dos cabos mostra qual cabo perderá menos energia, a potência perdida em watts é determinada pela queda de tensão. Para trechos de 100 pés, as resistências dos cabos AWG 10, 12 e 14 são 0,1, 0,16 e 0,25 ohms. Um circuito doméstico é classificado como 15 amperes. Uma corrente de 15 ampères até 100 pés desses cabos resultaria em quedas de tensão de 1,5, 2,4 e 3,75 volts, respectivamente.

Potência

A queda de tensão multiplicada pela corrente fornece a potência em watts . Os três cabos de 100 pés, transportando 15 amps, terão quedas de energia de 22,5, 36 e 56,25 watts para os cabos de 10, 12 e 14, respectivamente. Essa energia aquece o cabo e a queda de tensão reduz a tensão disponível para a carga. Uma queda de tensão de 3,6 a 6 volts gera uma queda de energia aceitável para um circuito de 120 volts. O cabo de calibre AWG 14 é limítrofe, como é evidente a partir da perda de potência que é mais do que a de uma lâmpada de 40 watts.