Jak je možné mít vysoké napětí a nízký proud? Zdá se, že to odporuje vztahu mezi proudem a napětím v E = IR

Matete „vysoké napětí“ s „ztrátou vysokého napětí“. Ohmův zákon upravuje ztrátu napětí na odporu pro daný proud, který jím prochází. Jelikož je proud nízký, ztráta napětí je odpovídajícím způsobem nízká.

Komentáře

• A “ ztráta napětí „, máte na mysli “ napětí napříč komponentou „.
• Pokud je to ‚ s pravdou (tj. zákon ohm ‚ upravující ztrátu napětí) , teď mi to dává mnohem větší smysl. To však vytváří další otázku. Pokud jde o pravidla fóra, mám vytvořit novou otázku nebo se ji jen zeptat jako součást tohoto vlákna?
• Nové otázky by měly mít otevřenou novou otázku, ale pokud se týká jiné otázky, pak odkaz na tuto související otázku je přijatelný.

Jste zmatení ohledně zatížení spotřebitele a odporu kabely.

Jde o to, že síla je produktem napětí a proudu. Chcete-li přenést stejnou energii na zátěž spotřebitele, můžete zvýšit napětí a snížit proud.

Pokud světlo ve vašem domě potřebuje 100 W, řekněme 10 A při 10 V, lze jej přenést přímo z elektrárny .

Řekněme, že kabel mezi vaším domem a elektrárnou má 10 Ohm. Pokud z elektrárny potopíte 10 A, musí elektrárna poskytovat 110 V: Při 10 A dojde k poklesu napětí o 100 V kabel, plus 10 V, které potřebujete. To znamená, že spotřebujete 100 W, zatímco kabel spotřebuje 1 000 W.

Nyní řekněme, že váš dům dostane 1 000 V.

Samozřejmě , potřebujete transformátor pro převod dodaného napětí na napětí potřebné pro světlo!

Proud spotřebovaný ze zařízení je nyní pouze 0,1A.

Napětí pokles na kabelu je nyní pouze 1V, což znamená ztrátu 0,1 W pro napájení vašeho 100W světla. To je mnohem lepší.

Jde o použití transformátoru, který umožňuje převádět napětí a proudy při zachování výkonu:

$$ U_1 \ cdot I_1 = U_2 \ cdot I_2 = const. $$

Komentáře

• Myslím, že mám ‚ potíže s konceptualizací napětí jako potenciální energie.
• Ne, ‚ to není smysl (a dokonce ani fyzicky nesprávný).Je to opravdu power = U*I skutečnost, že vysoké proudy v kabelu způsobují vysoký pokles napětí / ztrátu energie a že potřebujete transformátory.
• Myslím, že ‚ je moje chyba, že jste mě nepochopili. Nechtěl jsem ‚ hledat výhody vysokého napětí a nízkého proudu pro elektrické vedení. Už jsem to pochopil. Hledal jsem, jak je možné vytvořit tlak (napětí), aniž by došlo ke zvýšení elektronů v rychlosti (proudu) (a tím k přehřátí a roztavení vodičů). Pokud říkáte, že přemýšlet o napětí jako o potenciální energii je špatné, jdete ‚ proti dalekosáhlé didaktické tradici (protože této analogie je mnoho), ale já id = „2d6927d7b6“>

Jedno slovo: Odpor . Připomeňme, že napětí se vypočítá vynásobením proudu odporem. Můžete mít velký rozdíl potenciálů (což je to, co je napětí) a nízký proud , jednoduše tak, že budete mít vysoký odpor k zablokování tohoto proudu.

Přemýšlejte o tom jako hadice na vodu zapnutá na plný proud, s hadicovou pistolí připojenou ke konci. Pistole na hadici funguje jako měnící se odpor řízený uživatelem, takže i když je v hadici vysoká potenciální energie (voda, která chce protékat), odpor je tak velký, že neteče voda téměř žádná. Když uživatel stiskne spoušť, odpor se snižuje, dokud voda neproudí stále více.

Komentáře

• Zdá se, že pokud transformátory vytvářejí větší odpor (nebo předpokládám impedanci) , že by to způsobilo pokles napětí i proudu (čímž by byl výstup nepoužitelný) … je to tak, že proud je již relativně vysoký a “ vysoké napětí / nízký proud “ vztah v elektrických vedení je také relativní?

Váš zmatek pochází ze skutečnosti, že zapomínáte na odpor přijímače. V zásadě to vypadá takto:

power plant -> wire -> receiver -> return wire -> power plant 

Napětí ve vodiči ( nebo elektrárna) je vysoká a odpor vodičů a jsou nízké, takže si myslíte, že proud by měl být vysoký. Správně, ale nyní zvažte, že přijímač má velmi vysoký odpor. Díky tomu je proud v tomto obvodu nízký.

Takže máte vysoké napětí a nízký proud kvůli vysokému odporu přijímače mezi vodiči. Je to naprosto v souladu s Ohmovým zákonem: \ $ I = U / R \ $ a R je velmi velký, takže jsem malý.

Pokud v tomto zjednodušeném scénáři zvýšíme napětí elektrárny, musíme také zvýšit odpor přijímače, chceme-li zachovat konstantní výkon přijímače.

Ve skutečnosti přijímače běží za transformátory, které převádějí vysoké napětí na nízké (konstantní např. 230 V v Evropě). Takže ve výše uvedeném scénáři, když zvyšujeme napětí v elektrárně, pak stačí změnit transformátory (jejich odpor) – není třeba změnit odpor přijímače. To vše je pro koncového uživatele transparentní.

To vysvětluje, jak je možné mít vysoké napětí a nízký proud. A proč je to lepší?

Zapamatujte si vzorec pro výkon ve vztahu k odporu a proudu – je to \ $ P = I ^ 2 * R \ $. Pokud máte vodič, který má konstantní odpor R, a potom dvakrát snížíte proud (dvojnásobným zvýšením napětí), ztrácí se výkon v tomto vodiči 4krát. Proto je dobré mít vysoké napětí.

Komentáře

• Nejsem odborník, ale zdá se, že toto je přímá odpověď na otázku

Systém distribuce energie používá transformátory ke zvyšování nebo snižování napětí.

Transformátory zpracovávají energii (napětí krát proud). Výkon dodávaný do transformátoru se bude rovnat výkonu odebranému z transformátoru (při zanedbání malých ztrát), abychom mohli vypočítat napětí a proud na každé straně transformátoru pomocí vzorce

Vin x Iin = Vout x Iout

Pomocí tohoto vzorce můžete vidět, že pokud je vstupní napětí 10krát vyšší než výstupní napětí, musí být vstupní proud 1/10 výstupního proudu.

Komentáře

• S rizikem zmatení přidám ‚ další informace: Transformátor je také převodníkem impedance. Impedance zdroje nebo zátěže stoupá nebo klesá napříč transformátorem ve stejném směru jako napětí stoupá nebo klesá, ale poměr impedance je na druhou, zatímco poměry napětí a proudu jsou “ přímý “ ve srovnání s poměrem otáček.Zapojte to do Ohm ‚ s zákona, abyste zjistili, že přesně vyrovnává napětí měnící se v jednom směru a proud měnící se v opačném směru, aby byla síla stejná.
• Výsledkem toho všeho je, že váš dům, když “ viděn “ vysokonapěťovými distribučními vedeními po dolní transformátor, zdá se, že má mnohem vyšší impedanci, než ve skutečnosti má, a ‚ s touto vyšší impedancí vstupuje do Ohm ‚ s zákona pro distribuční linku. Takže vyšší napětí, nižší proud.

Říkáme jim „elektrické vedení“ pro důvod … to, co přenášíme, je MOC. A protože \ $ P = VI \ $, můžeme přenášet stejné množství energie při \ $ 10 000 \ $ voltech pomocí proudu \ $ 0,1 \ $ zesilovače, nebo \ $ 100 \ $ volty a \ $ 10 \ $ zesilovače. ((\ $ 10 000 \ text {V} \ krát 0,1 \ text {A} = 1000 \ text {Watts} \ $) je ekvivalentní (($ 100 \ text {V} \ krát 10 \ text {A} = 1000 \ text {Watts} \ $)).

Takže elektrárna může přenášet stejné množství energie (v tomto příkladu \ $ 1000 \ $ Watts) s využitím \ $ 10 000 \ $ Voltů a jen desetinou zesilovače, nebo \ $ 100 \ $ volty při \ $ 10 \ $ zesilovačích. Co tedy motivuje jejich rozhodnutí? Peníze. Vztah \ $ V = IR \ $, který jste zmínili, určuje pokles napětí na kabelech, které přenášejí energii. Přirozeně jsou tyto kabely navrženy s co nejmenším odporem, ale tento odpor nelze eliminovat. Připomeňme, že \ $ P = VI \ $, takže pokles napětí má za následek pokles výkonu. Jakákoli ztráta energie podél přenosových vedení je plýtvání a energetická společnost přichází o peníze.

Všimněte si také, že když spojíme tyto dvě rovnice, můžeme zapsat rovnici výkonu jako \ $ P = I ^ 2R \ $. To ukazuje, že ztráta energie je úměrná SQUARE proudu pro nastavený odpor. Pokud tedy energetická společnost může snížit proud zvýšením napětí, výhoda tohoto snížení je na druhou. V tomto příkladu pokles proudu o faktor \ $ 100 \ $ (z \ $ 10 \ $ zesilovače dolů na \ $ 0,1 \ $ zesilovače) sníží ztrátu energie o faktor \ $ 10 000 \ $.

Jedním ze způsobů, jak se na to dívat, je zeptat se, co je na druhém konci elektrického vedení: zákazník. Zákazník koupit proud nebo napětí, které kupuje (watty). Pokud tedy dodavatel energie dodává určité množství energie, může použít tenčí vodiče zvýšením napětí a snížením proudu pro dané množství energie.

Komentáře

• Otázka se ptá, jak je to ‚ možné, ne proč je to ‚ provedeno.

Říkáte: „To znamená, že zvýšení napětí způsobí zvýšení proudu, pokud odpor zůstane stejný“. To je pravda, až na to, že obvody s vyšším napětím používají pro daný výkon vyšší odpor zátěže.

Např. Žárovka 120 W, 120 V by čerpala 1 A. (I = P / V = 120/120 = 1. ) Je to odpor (když je horký) by byl 120Ω. (R = V / I = 120/1 = 120.)

^{simulovat tento okruh – Schéma vytvořené pomocí CircuitLab}

Žárovka 120 W, 12 V by čerpala 10 A (I = P / V = 120/12 = 10). Je to odpor (pokud je horký) by byl 1,2 Ω (R = V / I = 12/10 = 1,2). Všimněte si, že pokles napětí o faktor 10 vyžaduje, aby se proud zvýšil o faktor 10, aby se dosáhlo stejného výkon. Pamatujte, že odpor se snížil o 10² = 100!

Jak vám řekly vaše střeva, pokud zvýšíte napětí bez zvýšení odporu, zvýší se proud.

Pokud P = IV, znamenalo by to, že pokud se V zvýší, budu muset klesnout. Například: pokud P = 12 a V = 3, pak bych musel být 4. Ale pokud zvýšíte V – odstoupíte I, například: kdyby se V stalo 8, stal bych se 1,5. Nízký proud je nutný, protože se ztrácí méně energie. Představte si, že elektrony v kabelu byly nakupujícími energie, kterou nesli, byly peníze. Nyní si představte, že řada 100 nakupujících spěchajících z budovy nese každý 15 $, ale všichni musí projít uličkou (ulička je kabel) a pokaždé, když do sebe narazili, ztratili 1 $ (energie jako tepelná energie). Nyní si představte, jaké by to bylo, kdyby jen 10 lidí neslo 150 $ a o kolik méně by přišli.

V přímé reakci na původní příspěvek se mi zdá, že jste si všichni příliš komplikovali odpověď na jeho otázku opravdu je. I když jsou vaše poskytnuté informace skvělé, otázka se zdá být nezodpovězená. E = IR Vaše chápání, že zvýšení napětí by mělo mít za následek zvýšení proudu, je správné – vyměňte 3v baterii v jednoduchém obvodu za 9v a také jste vyskočili 3x proud.

Vysoké napětí / nízký proud a naopak je TRANSFORMACE toho, co JIŽ tam je – nevyměňujete baterii (ani žádný zdroj napětí) s jiným. Transformátor pracuje z důvodu wattového zákona: výkon je konstantní (odpor je konstantní v ohmově zákoně) a výkon je proud x napětí nebo „P = EI“

Změna napětí je inverzní změna proudu a naopak, kde se šetří energie.

Zdá se mi, že máte konceptualizaci potíže, kterým se budu ve své odpovědi věnovat.

Je pravda, že (1) E = IR je univerzální vzorec. Musíte však pochopit, že to může být také vyjádřeno jako (2) R = E / I a (3) I = E / R.

Pomocí formuláře (2) zobrazím váš aktuální pochopení vzorce. Pokud nastavíte napětí 10krát větší (10E), aby se zachoval stejný odpor (beze změny), bude se také muset proud 10krát zvýšit R = E / I = 10E / 10I. Mohu však také zvýšit napětí a udržovat stejný proud zvýšením odporu 10krát I = E / R = 10E / 10R. Takže s formulářem (3) mohu ukázat, že je možné zvýšit napětí (10E), aniž byste museli zvyšovat proud (udržovat proud „low“ (I)) .

Vypadá to, že na tuto otázku zatím existují tři obecné odpovědi. Shrnutí:

1. Transformátory jsou magické. Jakmile zavedete transformátory, V = IR již neplatí, takže je dobré mít vysoké napětí a nízký proud, protože systém již není Ohmický. Systém však dodržuje rovnici transformátoru,

$$ V_1 \ times I_1 = V_2 \ times I_2 = \ text {constant} $$

2. Elektrárna – elektrické vedení – systém přijímače může být modelován v podstatě jako jediný odporový obvod (kde elektrárna = baterie, napájecí vedení = dráty a přijímač = jediný odpor). Proto záleží na odporu přijímače, a protože tento odpor má tendenci být vysoký v celém systému Dodržuje Ohmův zákon: vysoké napětí a vysoký odpor vedou k nízkému proudu.

3. Zde funguje zásadní nesprávný výklad Ohmova zákona. Zákon V v Ohmu není hodnotou napětí v systému, jedná se o pokles napětí na konkrétním rezistoru nebo prvku obvodu. Méně nedbalým způsobem psaní Ohmova zákona může být \ $ \ bigtriangleup V = IR \ $. Elektrické vedení tedy dodržuje Ohmův zákon a zmatek pramení ze skutečnosti, že jsme v našem jazyce nedblí. Takže, vysokonapěťové vedení může mít na začátku napětí 110 kV (vzhledem k zemi) a na konci 110 kV – 2 V, což způsobí pokles napětí o \ $ \ bigtriangleup V = 2V \ $ po celé délce elektrického vedení. Elektrické vedení má poměrně nízký odpor, takže celkový odpor je nízký, a tak nízký pokles napětí a nízký odpor vedou k nízkému proudu v souladu s Ohmovým zákonem. Tímto způsobem je naprosto v pořádku mít vysoké hodnoty napětí a nízký proud v elektrických vedeních.

Z těchto tří vysvětlení se domnívám, že věřím tomu třetímu . První je pouze přepracováním rovnice a neposkytuje nám žádné další informace o fyzickém mechanismu nebo logice situace. Druhé je možné, ale zdá se, že by to bylo příliš komplikované skutečností, že ve skutečnosti existuje mnoho přijímačů, které kreslí na elektrické vedení, takže by to mělo být skutečně modelováno jako mnohem složitější obvod. Třetí nám umožňuje zachovat Ohmův zákon neporušený a zároveň jej srovnat s ostatními příslušnými rovnicemi.

Všechno, co bylo řečeno, je zjednodušený model toho, co se děje, ignoruje složitější efekty kvůli na střídavý proud místo na stejnosměrný proud.

Můžete také mít vysoké napětí a 0 proud, pokud jednoduše odpojíte obvod.