Hogyan lehetséges a magas feszültség és az alacsony áram? Úgy tűnik, hogy ellentmond az áram és a feszültség kapcsolatának az E = IR

Összekevered a “nagyfeszültséget” a “nagyfeszültség veszteséggel”. Ohm törvénye szabályozza a veszteséget feszültség egy ellenálláson keresztül egy adott áramon keresztül. Mivel az áram alacsony, a feszültség veszteség ennek megfelelően alacsony.

Megjegyzések

• És ” feszültségveszteség “, az ” feszültséget jelenti a komponensen át “.
• Nos, ha ez ‘ igaz (azaz ohm ‘ törvény, amely a feszültség elvesztését szabályozza) , most sokkal értelmesebb számomra. Ez azonban újabb kérdést vet fel. Ami a fórum szabályait illeti, új kérdést kell alkotnom, vagy csak a téma részeként kell feltennem?
• Az új kérdéseknél új kérdést kell nyitni, de ha ez egy másik kérdéshez kapcsolódik, akkor a kapcsolódó kérdés linkelése elfogadható.

Zavarban van a fogyasztói terheléstől és a a kábeleket.

A lényeg az, hogy az áram a feszültség és az áram szorzata. Ha ugyanazt az energiát fogyasztói terhelésre kívánja továbbítani, növelheti a feszültséget és csökkentheti az áramot. .

Tegyük fel, hogy a ház és az üzem közötti kábel 10 Ohm-os. Ha 10A-t süllyeszt el az üzemből, az üzemnek 110 V-ot kell szolgáltatnia: 10 A-nál 100 V feszültségesés következik be a kábel, plusz a 10 V, amire szüksége van. Ez azt jelenti, hogy 100 W-ot fogyaszt, míg a kábel 1000 W-ot pazarol.

Most mondjuk azt, hogy a háza 1000 V-ot kap.

Természetesen , szüksége van egy transzformátorra, hogy a leadott feszültséget a fény által szükséges feszültséggé alakítsa!

Az erőműből felhasznált áram már csak 0,1 A.

A feszültség A kábelen leadott csepp csak 1 V, ami 0,1 W-os veszteséget jelent a 100 W-os fény táplálásához. Ez sokkal jobb.

A lényeg a transzformátor használata, amely lehetővé teszi a feszültségek és áramok átalakítását az energia fenntartása mellett:

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

Megjegyzések

• Azt hiszem, ‘ m csak gondjaim vannak a feszültség fogalmával, potenciális energia.
• Nem, hogy ‘ nem ez a lényeg (és fizikailag is helytelen).Valójában power = U*I az a tény, hogy a kábel nagy áramai nagy feszültségesést / energiaveszteséget okoznak, és transzformátorokra van szükség.
• Szerintem ‘ az a hibám, hogy félreértesz. Nem ‘ nem kerestem a nagyfeszültségű és az alacsony áram előnyeit az elektromos vezetékek számára. Ezt már megértettem. Azt kerestem, hogyan lehet létrehozni a nyomást (feszültséget) anélkül, hogy az elektronok megnövekednék a sebességet (áramot) (és ezáltal a vezetékek túlmelegednének és megolvadnának). Ha azt állítja, hogy rossz a feszültségről, mint potenciális energiáról való gondolkodás, akkor ‘ szembeszáll egy nagy horderejű didaktikai hagyományokkal (mert ez az analógia nagyon sok), de én ‘ mindenképpen érdekel, hogy miért mondod, hogy nem helytálló.
• @MountainScott az ellenállás növelésével (a kábel végén, nem a kábel ellenállásán) maga csak az energiát pazarolná)

Egy szó: Ellenállás . Emlékezzünk vissza arra, hogy a feszültség kiszámításakor az áramot megszorozzuk az ellenállással. Magas potenciálkülönbség (ami a feszültség) és alacsony áram lehet, egyszerűen azáltal, hogy nagy ellenállással rendelkezik az áram blokkolásához.

Gondoljon bele mint egy víztömlő, amely teljes robbantásra van kapcsolva, és a végéhez csatlakozik egy tömlőpisztoly. A tömlőpisztoly változó ellenállásként működik, amelyet a felhasználó irányít, így annak ellenére, hogy a tömlőben nagy a potenciális energia (az áramolni akaró víz), az ellenállás olyan nagy, hogy kevés vagy egyáltalán nem folyik víz. kiváltja, az ellenállás csökken, amíg a víz egyre jobban áramlik.

Megjegyzések

• Csak úgy tűnik, hogy ha a transzformátorok nagyobb ellenállást (vagy impedanciát) hoznak létre, akkor feltételezem. , hogy ez a feszültség ÉS az áram csökkenését okozná (használhatatlanná téve a kimenetet) … az, hogy az áram már viszonylag nagy, és a ” nagyfeszültség / alacsony áram ” kapcsolat a távvezetékekben is viszonylagos?

Zavarod abból adódik, hogy “megfeledkezel a vevő ellenállásáról. Alapvetően így néz ki:

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

A vezeték feszültsége ( vagy erőmű) magas és a vezetékek ellenállása a alacsony, ezért úgy gondolja, hogy az áramnak magasnak kell lennie. Helyes, de most vegye figyelembe, hogy a vevő nagyon nagy ellenállással rendelkezik. Ez teszi alacsonyá az áramot ebben az áramkörben.

Tehát magas feszültségű és alacsony áramú, mert a vevőkészülék nagy ellenállása van a vezetékek között. Teljesen összhangban van Ohm törvényével: \ $ I = U / R \ $ és R nagyon nagy, tehát kicsi vagyok.

Ebben az egyszerűsített forgatókönyvben, ha növeljük az erőmű feszültségét, meg kell növelnünk a vevő ellenállását is, ha állandóan meg akarjuk tartani a vevő teljesítményét.

A valóságban a vevők olyan transzformátorok mögött futnak, amelyek alacsony feszültségűvé alakítják a nagyfeszültséget (állandó pl. 230 V Európában). Tehát a fenti esetekben, amikor növeljük az erőmű feszültségét, akkor csak a transzformátorokat (ellenállásukat) kell cserélnünk – nem kell a vevő ellenállásának megváltoztatása. Mindez átlátható a végfelhasználó számára.

Ez megmagyarázza, hogyan lehetséges a magas feszültség és az alacsony áram. És miért jobb?

Ne feledje a következő képletet: teljesítmény az ellenálláshoz és az áramhoz viszonyítva – ez “s \ $ P = I ^ 2 * R \ $. Ha van olyan huzala, amelynek van állandó állandó ellenállása R, majd kétszer leengedi az áramot (a feszültség kétszeres növelésével), akkor a vezetékben vesztett teljesítmény négyszeresére csökken. Ezért jó, ha magas a feszültség.

Megjegyzések

• Nem szakértő, de úgy érzi, hogy ez a közvetlen válasz a kérdésre

Az áramelosztó rendszer transzformátorok segítségével növeli vagy csökkenti a feszültséget.

A transzformátorok kezelik az áramellátást (feszültség-idő áram). A transzformátorba táplált teljesítmény megegyezik a transzformátor által vett energiával (figyelmen kívül hagyva a kis veszteségeket), így kiszámíthatjuk a transzformátor mindkét oldalán a feszültséget és az áramot a következő képlet segítségével:

Vin x Iin = Vout x Iout

Ezzel a képlettel láthatja, hogy ha a bemeneti feszültség a kimeneti feszültség 10-szerese, akkor a bemeneti áramnak a kimeneti áram 1/10-ének kell lennie.

Megjegyzések

• A zavartság veszélye érdekében

Nos, “távvezetéknek” hívjuk őket egy ok … amit továbbítunk, az HATALOM. És mivel \ $ P = VI \ $, akkor ugyanannyi energiát adhatunk át $ 10 000 \ $ volt feszültséggel, ha $ 0,1 \ $ amper áramerősséget, vagy \ $ 100 \ $ voltot és \ $ 10 \ $ ampert használunk. (({10 000 USD \ text {V} \ 0,1-szerese \ text {A} = 1000 \ text {Watts} \ $) egyenértékű (\ $ 100 \ text {V} \ szor 10 \ text {A} = 1000 \ text {Watts} \ $)).

Tehát az erőmű ugyanannyi energiát (ebben a példában \ $ 1000 \ $ Watts) továbbíthat 10 000 $ \ $ Volt és csak egy tized Amper használatával, vagy \ $ 100 \ $ Volt \ $ 10 \ $ ampernél. Akkor mi motiválja a döntésüket? Pénz. Az Ön által említett \ $ V = IR \ $ kapcsolat határozza meg az áramot továbbító kábelek feszültségesését. Természetesen ezeket a kábeleket a lehető legkisebb ellenállással tervezték, de ezt az ellenállást nem lehet kiküszöbölni. Emlékezzünk vissza arra, hogy \ $ P = VI \ $, tehát a feszültség csökkenése a teljesítmény csökkenését eredményezi. A távvezetékek mentén bekövetkező bármilyen energiaveszteség pazarlás, és az áramszolgáltató pénzt veszít.

Vegye figyelembe azt is, hogy amikor ezt a két egyenletet egyesítjük, akkor a teljesítményegyenletet \ $ P = I ^ 2R \ néven írhatjuk. $. Ez azt szemlélteti, hogy az energiaveszteség arányos az áram Négyzetével egy beállított ellenállás esetén. Tehát, ha az áramszolgáltató a feszültség növelésével képes csökkenteni az áramot, akkor ennek a csökkentésnek az előnye négyzetre nő. Ebben a példában, ha az áramot \ $ 100 \ $ -kal (\ $ 10 \ $ Amps-ról \ $ 0,1 \ $ Amperre) csökkenti, akkor az energiaveszteséget 10 000-szorosára csökkentik.

Az egyik módja annak megvizsgálása, hogy megkérdezzük, mi van a villanyvezeték másik végén: egy ügyfél. Az ügyfél nem “t” vásároljon áramot vagy feszültséget, amelyet áramot vásárol (watt). Tehát, ha egy áramszolgáltató adott mennyiségű energiát szolgáltat, akkor vékonyabb vezetékeket használhatnak a feszültség növelésével és az áram csökkentésével egy adott teljesítménymennyiségnél.

Megjegyzések

• A kérdés azt kérdezi, hogy ‘ hogyan lehetséges, és nem azt, hogy miért ‘.

Ön azt mondja: “vagyis a feszültség növekedése az áram növekedését eredményezi, ha az ellenállás ugyanaz marad”. Ez helyes, kivéve, hogy a nagyobb feszültségű áramkörök nagyobb terhelési ellenállást használnak egy adott teljesítménynél.

Pl. 120 W, 120 V izzó 1 A-t húzna (I = P / V = 120/120 = 1. ) Ellenállása (meleg állapotban) 120Ω lenne. (R = V / I = 120/1 = 120.)

^{szimulálja ezt az áramkört – A CircuitLab}

Egy 120 W-os, 12 V-os izzó 10 A-t húzna (I = P / V = 120/12 = 10). Ellenállása (meleg állapotban) 1,2Ω lenne (R = V / I = 12/10 = 1,2). Vegye figyelembe, hogy a feszültség 10-es tényezővel történő leejtéséhez az áram 10-szeresére kell nőnie, hogy megegyezzen Teljesítmény. Vegye figyelembe azt is, hogy az ellenállás 10² = 100-kal csökkent!

Amint a beled elmondta, ha az ellenállás növelése nélkül növeled a feszültséget, az áram növekedni fog.

Ha P = IV, ez azt jelentené, hogy ha V növekszik, akkor csökkentenem kell. Például: ha P = 12 egy V = 3, akkor nekem Legyen 4. De ha fokozod a V-t – akkor például én is lemondok: ha V 8 lett, akkor 1,5-vé válnék. Alacsony áramra van szükség, mert kevesebb energia veszít. Képzelje el, hogy a kábelen belüli elektronok vásárlók voltak, és hogy Most képzeljük el, hogy egy 100 épületből álló vásárló sora rohan ki egy épületből, mindegyiküknek 15 dollárja van, de mindenkinek át kell mennie egy sikátoron (a sikátor a kábel), és minden egyes alkalommal, amikor egymásnak ütköznek, elveszítettek 1 dollárt (energia hőenergiaként elveszett). Most képzelje el, mi lenne, ha csak 10 ember hordana 150 dollárt, és mennyivel kevesebbet veszítene.

Az eredeti bejegyzésre adott közvetlen válaszként számomra úgy tűnik, hogy mindannyian túlbonyolítottuk a választ kérdésére valóban az. Bár az Ön által szolgáltatott információkat nagyszerű felvenni, a kérdés megválaszolatlannak tűnik. E = IR Helyes az a megértésed, miszerint a feszültség növekedése az áram növekedését eredményezi – helyettesítsen egy 3 V-os elemet egy egyszerű áramkörben egy 9 V-ra, és 3x-os áramot is megugrott.

A nagyfeszültségű / alacsony áramú és fordítva a MÁLTALÉK ÁTALAKÍTÁSA – nem cserélsz elemet (vagy bármilyen feszültségforrást) másikkal. A transzformátor a watt törvény miatt működik: a teljesítmény állandó (az ellenállás állandó az ohmos törvényben), a teljesítmény pedig áram x feszültség, vagy “P = EI”

A feszültség változása inverz áramváltozás, és fordítva, ahol a hatalom konzerválódik.

Úgy tűnik számomra, hogy konceptualizálást folytat problémákat, amelyekre válaszomban kitérek.

Igaz (1) E = IR univerzális képlet. Meg kell azonban értenie, hogy ez kifejezhető (2) R = E / I és (3) I = E / R kifejezéssel is.

A (2) űrlap használatával megmutatom az aktuális a képlet megértése. Ha 10-szer nagyobb feszültséget (10E) állít be, az ellenállás azonos (változatlan) fenntartása érdekében az áramnak is 10-szeresére kell nőnie R = E / I = 10E / 10I. Ugyanakkor a feszültséget is megnövelhetem, és az áramot ugyanolyan szinten tarthatom, ha az ellenállást 10-szer növelem I = E / R = 10E / 10R. Tehát a (3) formával képes vagyok megmutatni, hogy meg lehet növelni a feszültséget (10E) anélkül, hogy növelni kellene az áramot (fenntartani az áramot “alacsony” (I)) .

Úgy hangzik, hogy eddig három általános válasz van erre a kérdésre. Összefoglalva:

1. A transzformátorok varázslatok. Miután bemutatta a transzformátorokat, a V = IR már nem érvényes, így nagy a feszültség és az alacsony áram, mert a rendszer már nem ohmos. A rendszer azonban engedelmeskedik a transzformátor egyenletének,

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

2. Az erőmű – távvezeték – vevő rendszer képes lényegében egyetlen ellenállás áramkörként kell modellezni (ahol az erőmű = akkumulátor, az elektromos vezetékek = vezetékek és a vevő = egy ellenállás). Így a vevő ellenállása számít, és mivel ez az ellenállás általában magas az egész rendszerben engedelmeskedik Ohm törvényének: a nagyfeszültség és a nagy ellenállás alacsony áramot eredményez

3. Itt az Ohm-törvény alapvető téves értelmezése működik. A V Ohm törvénye nem a rendszer feszültségének értéke, hanem egy adott ellenállás vagy áramköri elem feszültségesése. Kevésbé hanyag írásmódja lehet az Ohm törvényének: \ $ \ bigtriangleup V = IR \ $. Így az elektromos vezetékek betartják Ohm törvényét, és a zavart abból a tényből fakadják, hogy “hanyagak vagyunk a nyelvünkben. Tehát, egy nagyfeszültségű távvezeték kezdetén 110kV feszültség lehet (a talajhoz viszonyítva), végén 110kV – 2V, ami \ \ \ nagyháromszög V = 2V \ $ feszültségesést eredményez a távvezeték hosszában. A tápvezeték viszonylag alacsony ellenállással rendelkezik, ezért a teljes ellenállás alacsony, ezért az alacsony feszültségesés és az alacsony ellenállás alacsony áramot eredményez, Ohm törvényének megfelelően. Ilyen módon nagyon jó, ha magas feszültségértékek és alacsony áram van az elektromos vezetékekben.

E három magyarázat közül hajlamos vagyok elhinni a harmadikat. . Az első csak az egyenlet újraszerkesztése, és nem ad extra információt a fizikai mechanizmusról vagy a helyzet logikájáról. A második lehetséges, de úgy tűnik, hogy ezt túlságosan bonyolítja az a tény, hogy valójában sok vevő tápvezetékre támaszkodik, ezért ezt sokkal összetettebb áramkörként kell modellezni. A harmadik lehetővé teszi számunkra, hogy Ohm törvényét érintetlenül tartsuk, miközben elosztjuk a többi releváns egyenlettel.

Mindezek mellett ez egy egyszerűsített modell arról, hogy mi zajlik, figyelmen kívül hagyva a bonyolultabb hatásokat egyenáram helyett váltakozó áramra.

Nagy feszültségű és 0 áramú is lehet, ha egyszerűen leválasztja az áramkört.